RU2673190C1 - Способ получения L-метионина и органической кислоты - Google Patents
Способ получения L-метионина и органической кислоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2673190C1 RU2673190C1 RU2016135032A RU2016135032A RU2673190C1 RU 2673190 C1 RU2673190 C1 RU 2673190C1 RU 2016135032 A RU2016135032 A RU 2016135032A RU 2016135032 A RU2016135032 A RU 2016135032A RU 2673190 C1 RU2673190 C1 RU 2673190C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methionine
- optionally
- acid
- crystallization
- organic acid
- Prior art date
Links
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 title claims abstract description 296
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 137
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 424
- 229960004452 methionine Drugs 0.000 claims abstract description 297
- FFEARJCKVFRZRR-UHFFFAOYSA-N L-Methionine Natural products CSCCC(N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 194
- 229930195722 L-methionine Natural products 0.000 claims abstract description 193
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 162
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 96
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 96
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims abstract description 96
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 70
- FCXZBWSIAGGPCB-YFKPBYRVSA-N O-acetyl-L-homoserine Chemical compound CC(=O)OCC[C@H]([NH3+])C([O-])=O FCXZBWSIAGGPCB-YFKPBYRVSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 51
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 48
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 34
- GNISQJGXJIDKDJ-YFKPBYRVSA-N O-succinyl-L-homoserine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCOC(=O)CCC(O)=O GNISQJGXJIDKDJ-YFKPBYRVSA-N 0.000 claims abstract description 32
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000011549 crystallization solution Substances 0.000 claims abstract description 17
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 claims abstract description 12
- FFEARJCKVFRZRR-SCSAIBSYSA-N D-methionine Chemical compound CSCC[C@@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-SCSAIBSYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229930182818 D-methionine Natural products 0.000 claims abstract description 10
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 claims abstract description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 152
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 72
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 52
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 22
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 18
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 14
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 14
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 8
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 5
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 claims description 5
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 claims description 5
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 claims description 5
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 description 105
- 235000006109 methionine Nutrition 0.000 description 105
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 81
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 72
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 66
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 59
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 description 59
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 description 59
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 description 59
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 59
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 51
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 46
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 38
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 38
- GJRQTCIYDGXPES-UHFFFAOYSA-N iso-butyl acetate Natural products CC(C)COC(C)=O GJRQTCIYDGXPES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-M isocaproate Chemical compound CC(C)CCC([O-])=O FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 38
- OQAGVSWESNCJJT-UHFFFAOYSA-N isovaleric acid methyl ester Natural products COC(=O)CC(C)C OQAGVSWESNCJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 37
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000000047 product Substances 0.000 description 28
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 24
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 24
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 24
- 239000002585 base Substances 0.000 description 23
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 22
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 21
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 21
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N Acetamide Chemical compound CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 18
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 18
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 17
- -1 methionine amino acids Chemical class 0.000 description 17
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 16
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 15
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 15
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 14
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 13
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 13
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 13
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 13
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 12
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 12
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 12
- 159000000021 acetate salts Chemical class 0.000 description 11
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 11
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 11
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 10
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 9
- 239000012296 anti-solvent Substances 0.000 description 9
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 9
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 8
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000012458 free base Substances 0.000 description 8
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 8
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 8
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 8
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-IGMARMGPSA-N Carbon-12 Chemical compound [12C] OKTJSMMVPCPJKN-IGMARMGPSA-N 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-NJFSPNSNSA-N Carbon-14 Chemical compound [14C] OKTJSMMVPCPJKN-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 7
- KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N L-lysine Chemical compound NCCCC[C@H](N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 7
- AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N L-threonine Chemical compound C[C@@H](O)[C@H](N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N 0.000 description 7
- KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N L-valine Chemical compound CC(C)[C@H](N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 7
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 7
- AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N Threonine Natural products CC(O)C(N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000004473 Threonine Substances 0.000 description 7
- KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N Valine Natural products CC(C)C(N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 7
- VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L calcium acetate Chemical compound [Ca+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 239000001639 calcium acetate Substances 0.000 description 7
- 235000011092 calcium acetate Nutrition 0.000 description 7
- 229960005147 calcium acetate Drugs 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 7
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 239000004474 valine Substances 0.000 description 7
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 6
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 6
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 229920001213 Polysorbate 20 Polymers 0.000 description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 5
- UVNAMFKSWJANOG-UHFFFAOYSA-N azane;methanethiol Chemical compound [NH4+].[S-]C UVNAMFKSWJANOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 5
- 239000000256 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Substances 0.000 description 5
- 235000010486 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Nutrition 0.000 description 5
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P L-argininium(2+) Chemical compound NC(=[NH2+])NCCC[C@H]([NH3+])C(O)=O ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P 0.000 description 4
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N Tryptophan Natural products C1=CC=C2C(CC(N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 4
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 4
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 4
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 3
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 3
- PBUBJNYXWIDFMU-UHFFFAOYSA-L calcium;butanedioate Chemical compound [Ca+2].[O-]C(=O)CCC([O-])=O PBUBJNYXWIDFMU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 3
- 239000012264 purified product Substances 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 2
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 2
- AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N L-isoleucine Chemical compound CC[C@H](C)[C@H](N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N 0.000 description 2
- ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N L-leucine Chemical compound CC(C)C[C@H](N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 2
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 2
- OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N L-tyrosine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 2
- ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N Leucine Natural products CC(C)CC(N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- CVSVTCORWBXHQV-UHFFFAOYSA-N creatine Chemical compound NC(=[NH2+])N(C)CC([O-])=O CVSVTCORWBXHQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 2
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 2
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 2
- 229960000310 isoleucine Drugs 0.000 description 2
- AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N isoleucine Natural products CCC(C)C(N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002417 nutraceutical Substances 0.000 description 2
- 235000021436 nutraceutical agent Nutrition 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 2
- XOAAWQZATWQOTB-UHFFFAOYSA-N taurine Chemical compound NCCS(O)(=O)=O XOAAWQZATWQOTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009261 transgenic effect Effects 0.000 description 2
- OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N tyrosine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCC\C=C/C\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCCC IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 0.000 description 1
- ZJPZEDHXSNMXCE-UHFFFAOYSA-N CS.[Ca] Chemical compound CS.[Ca] ZJPZEDHXSNMXCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004470 DL Methionine Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000006142 Luria-Bertani Agar Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- IPTLKMXBROVJJF-UHFFFAOYSA-N azanium;methyl sulfate Chemical compound N.COS(O)(=O)=O IPTLKMXBROVJJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L calcium bicarbonate Chemical compound [Ca+2].OC([O-])=O.OC([O-])=O NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000020 calcium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 229960001231 choline Drugs 0.000 description 1
- OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N choline Chemical compound C[N+](C)(C)CCO OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229960003624 creatine Drugs 0.000 description 1
- 239000006046 creatine Substances 0.000 description 1
- 239000012228 culture supernatant Substances 0.000 description 1
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 235000020776 essential amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000003797 essential amino acid Substances 0.000 description 1
- 150000002168 ethanoic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000012526 feed medium Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 239000012499 inoculation medium Substances 0.000 description 1
- 229940035429 isobutyl alcohol Drugs 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000787 lecithin Substances 0.000 description 1
- 229940067606 lecithin Drugs 0.000 description 1
- 235000010445 lecithin Nutrition 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 125000001360 methionine group Chemical group N[C@@H](CCSC)C(=O)* 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000003890 succinate salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229960003080 taurine Drugs 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
- C12P13/12—Methionine; Cysteine; Cystine
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
- A23L33/17—Amino acids, peptides or proteins
- A23L33/175—Amino acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
- C05C11/00—Other nitrogenous fertilisers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
- C05C3/00—Fertilisers containing other salts of ammonia or ammonia itself, e.g. gas liquor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C319/00—Preparation of thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides
- C07C319/26—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C319/28—Separation; Purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C323/00—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups
- C07C323/50—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups containing thio groups and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
- C07C323/51—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups containing thio groups and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having the sulfur atoms of the thio groups bound to acyclic carbon atoms of the carbon skeleton
- C07C323/57—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups containing thio groups and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having the sulfur atoms of the thio groups bound to acyclic carbon atoms of the carbon skeleton the carbon skeleton being further substituted by nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups
- C07C323/58—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups containing thio groups and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having the sulfur atoms of the thio groups bound to acyclic carbon atoms of the carbon skeleton the carbon skeleton being further substituted by nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups with amino groups bound to the carbon skeleton
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P11/00—Preparation of sulfur-containing organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
- C12P13/06—Alanine; Leucine; Isoleucine; Serine; Homoserine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
- C12P7/44—Polycarboxylic acids
- C12P7/46—Dicarboxylic acids having four or less carbon atoms, e.g. fumaric acid, maleic acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
- C12P7/54—Acetic acid
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Mycology (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Botany (AREA)
- Fodder In General (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложен способ получения L-метионинового продукта и органической кислоты. Обеспечивают ферментируемую жидкость, содержащую предшественник L-метионина, выбранный из О-ацетилгомосерина и О-сукцинилгомосерина, и по меньшей мере одну примесь. Проводят ферментативную обработку предшественника с получением реакционной жидкости, содержащей L-метионин, органическую кислоту, выбранную из уксусной кислоты и янтарной кислоты, и по меньшей мере одну примесь. Модифицируют реакционную жидкость с образованием исходного раствора кристаллизации, где модификация представляет собой одну или более операций, выбранных из удаления воды, обработки активированным углем, добавления растворенного вещества, регулирования рН, ионного обмена, мембранной фильтрации и приведения в контакт с водорастворимым органическим растворителем. Кристаллизуют L-метионин из исходного раствора кристаллизаций с образованием кристаллического L-метионина и истощенной по L-метионину маточной жидкости. Проводят вторую кристаллизацию L-метионина из маточной жидкости и добавляют кристаллический L-метионин в исходный раствор кристаллизации. Выделяют по меньшей мере часть органической кислоты из маточной жидкости в виде выделенной органической кислоты. Полученный кристаллический L-метионин отличается по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из: (i) чистоты более 95%; (ii) содержания менее 1% органической кислоты; (iii) содержания предшественника L-метионина более 1 РРВ; (iv) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 10 РРМ и (v) менее 2% D-метионина. Полученный L-метиониновый продукт применяют для приготовления пищевой или кормовой композиции. Изобретения позволяют получать L-метионин с выходом 93% в виде кристаллов высокой чистоты до 99,2%. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил., 10 табл., 7 пр.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу получения метионина и его побочных продуктов из предшественника метионина.
Предпосылки изобретения
Метионин и цистеин являются серосодержащими протеиногенными аминокислотами. Метионин представляет собой незаменимую аминокислоту для моногастричных животных и находит разнообразные применения в пищевой и медицинской промышленностях. Например, метионин применяется в качестве добавки в корме для животных и пищевых продуктах, а также в качестве ингредиента в парентеральных питательных растворах и лекарственных препаратах.
Физиологически метионин может быть предшественником для холина (лецитина) и креатина и применяется в качестве исходного материала для синтеза цистеина и таурина. Как правило, химически синтезированный DL-метионин применялся на рынке для добавок в корме для животных.
L-метионин получали путем прямой ферментации. Однако слабая растворимость L-метионина может вызывать образование кристаллов в ходе прямой ферментации для получения L-метионина. Эти кристаллы затрудняют перемешивание культуральной среды и могут снижать выход ферментации. Сера, необходимая для получения L-метионина путем прямой ферментации, может также неблагоприятно воздействовать на рост бактерий.
Международная заявка WO 2008/013432 описывает двухэтапный способ получения L-метионина, который включает ферментативное получение предшественника L-метионина (например, О-ацетилгомосерина (OAHS) или О-сукцинилгомосерина (OSHS)) с последующим ферментативным превращением предшественника в L-метионин.
Когда предшественником является OAHS, осуществляется реакция метилмеркаптана (CH3SH) и OAHS с получением ацетата и метионина. Когда предшественником является OSHS, осуществляется реакция CH3SH и OSHS с получением сукцината и метионина.
CH3S-остаток метилмеркаптана замещается остатком сукцината или ацетата OSHS или OAHS с получением метионина. Метилмеркаптан (CH3SH) может добавляться в различных формах в ходе реакции.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
В широком аспекте настоящее изобретение относится к получению в промышленном масштабе L-метионина из предшественника метионина, такого как О-ацетилгомосерин (OAHS) или О-сукцинилгомосерин (OSHS).
Решение задачи
Один аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к выделению углерода и/или азота. Это выделение может происходить на одной или нескольких стадиях в ходе способа получения.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения углерод и азот выделяются вместе, например, в виде ацетата аммония. Необязательно выделенный углерод и/или азот рециркулируются в ферментер или другой предшествующий процесс получения.
Один аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к выделению L-метионина из ферментативно обработанной ферментируемой жидкости.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения выделение осуществляется путем кристаллизации, необязательно в два цикла. Выражение "ферментируемая жидкость", как используется в настоящем описании и сопровождающей формуле изобретения, означает культуральную среду, которую применяли в качестве субстрата ферментации и из которой были удалены клетки.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения эта жидкость содержит предшественник L-метионина. Необязательно жидкость обрабатывают с помощью активированного угля, и/или фильтруют, и/или концентрируют путем выпаривания перед кристаллизацией. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллизацию вызывают путем выпаривания и/или добавления органического растворителя к жидкости. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения растворитель включает спирт, такой как метанол или этанол.
Как используется в настоящем описании и сопровождающей формуле изобретения, выражение "маточная жидкость" означает ферментативно обработанную ферментируемую жидкость, которую подвергли одному циклу удаления метионина (например, путем кристаллизации).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения второй цикл удаления (например, кристаллизации) проводят на маточной жидкости для получения второй культуры кристаллов метионина и "очищенной маточной жидкости".
Как используется в настоящем описании и сопровождающей формуле изобретения, выражение "очищенная маточная жидкость" означает маточную жидкость, которая была подвергнута дополнительному циклу кристаллизации метионина и отделена от полученных кристаллов.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения этот второй цикл кристаллизации основан на дистилляции необязательно с последующим охлаждением. Необязательно при дистилляции выделяют органический растворитель (например, метанол) из маточной жидкости и/или очищенной маточной жидкости. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения выделенный органический растворитель применяется для способствования кристаллизации первой культуры кристаллов метионина.
Другой аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к композициям, содержащим L-метионин, полученный путем способа выделения, описанного выше.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения L-метионин характеризуется отношением углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10-13. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения отношение L-метионина к D-метионину составляет по меньшей мере 9:1, необязательно 9,5:1, необязательно 9,9:1 и необязательно 9,99:1. Необязательно L-метионин является практически энантиомерно чистым.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения композиция содержит кристаллический L-метионин. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения могут применяться характерные примеси, чтобы установить, что L-метионин был получен с помощью способа, описанного выше. Характерные примеси включают без ограничения неметиониновые аминокислоты, витамины, минералы, аммиак, уксусную кислоту, янтарную кислоту, метилмеркаптан, ферменты и OAHS или OSHS. В зависимости от рассматриваемых конкретной композиции и конкретной примеси концентрации не более 5000 РРМ, необязательно 1000 РРМ, необязательно 100 РРМ, необязательно 50 РРМ, необязательно 20 РРМ, необязательно 10 РРМ, необязательно 5 РРМ, необязательно 1 РРМ, необязательно 500 РРВ, необязательно 100 РРВ, необязательно 50 РРВ, необязательно 20 РРВ, необязательно 10 РРВ, необязательно 5 РРВ, необязательно 1 РРВ или промежуточные, или более низкие концентрации могут быть достаточными, чтобы установить, что L-метионин, либо обеспеченный в чистой форме, либо в виде части композиции, был получен с помощью способа, описанного выше.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения композиция обеспечивается в виде продукта питания, такого как, например, нутрацевтический, пищевой продукт, корм для животных или ингредиент такого продукта питания.
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения композиция обеспечивается в виде комплекса, содержащего тяжелый металл.
Другой аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к растворению второй культуры кристаллов L-метионина и добавлению полученного раствора метионина к следующей партии ферментативно обработанной ферментируемой жидкости.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения растворенную вторую культуру метионина очищают до некоторой степени путем обработки активированным углем, и/или фильтрации, и/или рекристаллизации вместе со следующей партией ферментативно обработанной культуральной жидкости или перед таким добавлением.
Другой аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к подкислению остаточной жидкости с последующей экстракцией с помощью экстрагирующего средства, содержащего органический растворитель для выделения уксусной кислоты.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения "маточная жидкость" и/или "очищенная маточная жидкость" могут служить в качестве остаточной жидкости, которую подкисляют. Необязательно проводят два цикла подкисления.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения органический растворитель включает сложный эфир ацетата. Необязательно растворитель включает изобутилацетат (IBA). Согласно этим вариантам осуществления при экстракция образуется содержащая уксусную кислоту органическая фаза, также называемая экстрактом.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения подкисление включает добавление сильной неорганической кислоты (например, серной кислоты).
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения подкисление включает добавление карбоновой кислоты.
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения подкисление включает контакт с газом CO2 под давлением и контакт с кислотным катионным обменником.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения при манипуляции с экстрактом регенерируют экстрагирующее средство и получают необходимый ацетатный продукт.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения манипуляция включает обратную экстракцию с помощью аммиака, и ацетатный продукт представляет собой ацетат аммония.
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения манипуляция включает обратную экстракцию с помощью воды и регенерируется экстрагирующее средство, при этом образуя водный раствор уксусной кислоты.
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения манипуляция включает обработку спиртом и дает соответствующий сложный эфир ацетата. Например, обработка этанолом дает этилацетат, а обработка метанолом дает метилацетат.
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения дистилляцию исходного экстракта применяют вместо обратной экстракции как средство для выделения экстрагирующего средства и/или свободной уксусной кислоты.
Другой аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к известкованию остаточной жидкости (например, маточной жидкости или очищенной маточной жидкости). Необязательно известь включает оксид кальция и/или гидроксид кальция. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения жидкость, обрабатываемая известью, может представлять собой "маточную жидкость" или "очищенную маточную жидкость", определяемые в настоящем документе выше. Необязательно обработку известью проводят перед подкислением. Согласно этим иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения известь реагирует с ацетатом аммония в жидкости с получением свободного аммиака и ацетата кальция.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения высвобожденный аммиак реагирует с метилмеркаптаном с получением аммоний-метилмеркаптана. Необязательно аммоний-метилмеркаптан может применяться в качестве источника серы при ферментативной обработке OAHS.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обработанную известью жидкость подкисляют, как описано выше. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения это подкисление дает соль кальция в соответствии с используемой конкретной кислотой. Например, подкисление с помощью серной кислоты дает сульфат кальция, подкисление с помощью фосфорной кислоты дает фосфат кальция, а подкисление с помощью азотной кислоты дает нитрат кальция.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения применяется кислота, которая дает нерастворимую соль кальция, например, серная или фосфорная кислота. Необязательно нерастворимые соли легче собирать, поскольку они осаждаются.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения полученную подкисленную жидкость подвергают экстракции с помощью экстрагирующего средства, включающего органический растворитель, с последующей манипуляцией с полученным экстрактом, как описано выше.
Другой аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к выделению сульфата аммония в виде очищенных кристаллов, в виде маточной жидкости для кристаллизации сульфата аммония и/или как часть остаточной жидкости в конце обработки. Необязательно любой из этих материалов или их комбинация может применяться в качестве удобрения.
Будет понятно, что различные аспекты, описанные выше, относятся к решению технических проблем, связанных с улучшением материально-сырьевого баланса в получении метионина и/или лизина с использованием ферментативных способов.
Альтернативно или дополнительно, буде понятно, что различные аспекты, описанные выше, относятся к решению технических проблем, связанных с получением применимых побочных продуктов из производства метионина с использованием ферментативных способов.
Различные жидкости, описанные в настоящем описании и/или упомянутые в сопровождающей формуле изобретения, содержат одну или несколько примесей. Эти примеси могут включать без ограничения аминокислоты, витамины, минералы, аммиак, уксусную кислоту, янтарную кислоту, метилмеркаптан, ферменты, предшественник L-метионина и их комбинации.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения представлен способ, который включает:
(а) ферментативную обработку ферментируемой жидкости с О-ацетилгомосерином (OAHS) с получением L-метионина и источника ацетата;
(b) отделение по меньшей мере части L-метионина по меньшей мере от доли источника ацетата с образованием отделенного L-метионина и остаточной жидкости, содержащей источник ацетата; и
(с) выделение по меньшей мере части источника ацетата из остаточной жидкости в виде выделенного ацетата.
Необязательно способ включает применение выделенного ацетата в качестве реагента.
Необязательно применение включает внесение в ходе обработки ферментируемой жидкости с OAHS.
Необязательно применение включает добавление реагента в качестве ингредиента в ферментируемой среде.
Необязательно применение включает внесение при получении продукта ферментации.
Необязательно продукт ферментации выбран из группы, состоящей из карбоновых кислот и аминокислот.
Необязательно аминокислоты выбраны из группы, состоящей из лизина, валина, треонина, триптофана, аргинина и метионина.
Необязательно способ включает осуществление по меньшей мере одного процесса, выбранного из группы, состоящей из удаления воды, обработки активированным углем, добавления растворенного вещества, регуляции pH, ионного обмена, мембранной фильтрации и приведения в контакт по меньшей мере с одним водорастворимым органическим растворителем, в ходе способа очистки, например, между ферментативной обработкой и отделением.
Необязательно остаточная жидкость содержит соль неорганической кислоты.
Необязательно соль неорганической кислоты включает соль аммония.
Необязательно остаточная жидкость содержит по меньшей мере 1 РРМ OAHS.
Необязательно отделенный L-метионин содержит по меньшей мере 1 РРВ OAHS.
Необязательно отделение включает кристаллизацию.
Необязательно кристаллизация включает приведение в контакт по меньшей мере с одним спиртом, выбранным из группы, состоящей из С1-С4-спиртов.
Необязательно кристаллизация L-метионина из указанного исходного раствора кристаллизации включает применение по меньшей мере одного из модификатора габитуса кристаллов и затравочных кристаллов L-метионина.
Необязательно кристаллический L-метионин, полученный в результате кристаллизации, характеризуется по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) чистоты более 95%;
(ii) содержания менее 1% источника ацетата;
(iii) содержания ОАН8 более 1 РРМ;
(iv) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 10 РРМ;
(v) менее 2% D-метионина;
(vi) отношения углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10-13.
Необязательно отделение включает по меньшей мере два этапа кристаллизации.
Необязательно кристаллический L-метионин, полученный в результате второй кристаллизации, характеризуется по меньшей мере одним из:
(i) чистоты более 75%, необязательно более 80%;
(ii) содержания менее 0,1% источника ацетата и
(iii) содержания по меньшей мере 1 РРМ OAHS.
Необязательно остаточная жидкость характеризуется одним или несколькими из
(i) концентрации метионина по меньшей мере 15 г/л, необязательно по меньшей мере 20 г/л, часто приблизительно 25 г/л или более;
(ii) концентрации ацетата по меньшей мере 100 г/л; необязательно по меньшей мере 125 г/л; часто приблизительно 150 г/л или более;
(iii) общего содержания твердых веществ по меньшей мере 20%, необязательно по меньшей мере 22%, часто приблизительно 25% или более;
(iv) относительной плотности в диапазоне от 1,05 до 1,25, необязательно приблизительно 1,15 и
(v) концентрации сульфата аммония по меньшей мере 60 г/л, необязательно по меньшей мере 100 г/л, необязательно приблизительно 150 г/л или более.
Необязательно кристаллический L-метионин, полученный в результате второй кристаллизации, добавляют в виде растворенного вещества между ферментативной обработкой и отделением.
Необязательно выделение включает образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, и отделение свободной уксусной кислоты.
Необязательно образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, включает приведение в контакт с сильной кислотой.
Необязательно образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, включает по меньшей мере одно из приведения в контакт с CO2 под давлением и приведения в контакт с катионный обменником, который находится по меньшей мере частично в форме свободной кислоты.
Необязательно образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, и отделение свободной уксусной кислоты проводят одновременно.
Необязательно выделение включает дистилляцию свободной уксусной кислоты из остаточной жидкости.
Необязательно способ включает приведение в контакт жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, с экстрагирующим средством с образованием содержащего уксусную кислоту экстракта и истощенной по уксусной кислоте остаточной жидкости.
Необязательно способ включает выделение ацетата из содержащего уксусную кислоту экстракта с образованием выделенного ацетата.
Необязательно способ включает приведение в контакт содержащего уксусную кислоту экстракта с основанием с образованием выделенной ацетатной соли основания.
Необязательно способ включает приведение в контакт остаточной жидкости с солью сильной неорганической кислоты с растворимостью в воде меньше чем 5 вес. %.
Необязательно остаточная жидкость дополнительно содержит источник аммония, который выделяют из остаточной жидкости в виде выделенного аммония.
Необязательно способ включает приведение в контакт остаточной жидкости с гидроксидом кальция с образованием аммиака в виде свободного основания и соли кальция, и отделение аммиака в виде свободного основания с образованием выделенного аммония и отделенной истощенной по аммиаку остаточной жидкости, содержащей соль кальция.
Необязательно способ включает кристаллизацию соли аммония из остаточной жидкости с образованием кристаллической соли аммония и отделенной истощенной по аммиаку остаточной жидкости.
Необязательно способ включает дистилляцию аммиака и уксусной кислоты из остаточной жидкости с образованием истощенной по аммиаку остаточной жидкости.
Необязательно способ включает применение по меньшей мере доли выделенного аммиака при получении продукта ферментации.
Необязательно способ включает приведение в контакт остаточной жидкости с находящимся под давлением CO2.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ получения L-метионинового продукта, включающий:
(а) обеспечение ферментируемой жидкости, содержащей предшественник L-метионина, выбранный из группы, состоящей из О-ацетилгомосерина и О-сукцинилгомосерина, и по меньшей мере одну примесь;
(b) ферментативную обработку предшественника с получением реакционной жидкости, содержащей L-метионин, органическую кислоту, выбранную из группы, состоящей из уксусной кислоты и янтарной кислоты, а также по меньшей мере одну примесь;
(с) модификацию реакционной жидкости с образованием исходного раствора кристаллизации и
(е) кристаллизацию L-метионина из исходного раствора кристаллизации с образованием кристаллического L-метионина и истощенной по L-метионину маточной жидкости;
где кристаллический L-метионин характеризуется по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из
(i) чистоты более 95% чистоты;
(ii) содержания менее 1% органической кислоты;
(iii) содержания предшественника L-метионина более 1 РРМ;
(iv) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 10 РРМ;
(v) менее 2% D-метионина и
(vi) отношения углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10-13.
Необязательно модификация включает объединение реакционной жидкости с содержащим L-метионин рециркулируемым потоком.
Необязательно по меньшей мере 85% количества L-метионина в реакционной жидкости кристаллизуют до кристаллического L-метионина.
Необязательно способ включает этап отделения L-метионина от маточной жидкости с образованием содержащего L-метионин рециркулируемого потока и потока очищенной маточной жидкости.
Необязательно отделение L-метионина от маточной жидкости включает кристаллизацию с образованием второго кристаллического L-метионина и отделение второго кристаллического L-метионина от очищенной маточной жидкости.
Необязательно кристаллизация L-метионина из исходного раствора кристаллизации включает применение по меньшей мере одного из модификатора габитуса кристаллов и затравочных кристаллов L-метионина.
Необязательно одна или несколько примесей выбраны из группы, состоящей из аминокислот, витаминов, минералов, аммиака, уксусной кислоты, янтарной кислоты, метилмеркаптана, ферментов, предшественника L-метионина и их комбинации.
Необязательно способ включает выделение по меньшей мере части органической кислоты из маточной жидкости в виде выделенной органической кислоты.
Необязательно способ включает выделение по меньшей мере части органической кислоты из очищенной маточной жидкости в виде выделенной органической кислоты.
Необязательно ферментативная обработка включает приведение в контакт с анионным обменником, и где по меньшей мере доля органической кислоты адсорбируется на анионном обменнике.
Необязательно предшественник L-метионина представляет собой О-сукцинилгомосерин, где органическая кислота представляет собой янтарную кислоту, и где обработку проводят в присутствии ионов кальция.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) содержания менее 1% органической кислоты;
(ii) содержания предшественника L-метионина более 1 РРМ, где предшественник выбран из OAHS и OSHS;
(iii) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 10 РРМ и
(iv) отношения углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10-13.
Необязательно композиция характеризуется чистотой L-метионина, превышающей 95%.
Необязательно композиция характеризуется содержанием D-метионина в L-метионине менее 2%.
Необязательно L-метионин содержит кристаллический L-метионин.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается комплекс, содержащий композицию, описываемую выше, и тяжелый металл.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается корм или пища, содержащая композицию или комплекс, описываемый выше.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из
(i) аминокислот, отличных от метионина в концентрации по меньшей мере 0,05%, необязательно по меньшей мере 0,1%; необязательно приблизительно 0,3% или более;
(ii) карбоновых кислот в концентрации по меньшей мере 0,01%, необязательно по меньшей мере 0,03%, необязательно по меньшей мере 0,05%;
(iii) сульфата в концентрации по меньшей мере 0,2%, необязательно по меньшей мере 0,03%;
(iv) OAHS в концентрации по меньшей мере 1 РРВ и
(v) чистоты метионина по меньшей мере 60%, необязательно по меньшей мере 75%.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) концентрации метионина по меньшей мере 15 г/л, необязательно по меньшей мере 20 г/л, необязательно приблизительно 25 г/л или более;
(ii) концентрации ацетата по меньшей мере 100 г/л; необязательно по меньшей мере 125 г/л; необязательно приблизительно 150 г/л или более;
(iii) общего содержания твердых веществ по меньшей мере 20%, необязательно приблизительно 25% или более; и
(iv) относительной плотности в диапазоне от 1,05 до 1,25, необязательно приблизительно 1,15; и
(v) концентрации сульфата аммония по меньшей мере 100 г/л, необязательно по меньшей мере 125 г/л, необязательно приблизительно 150 г/л или более.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из
(i) концентрации метионина по меньшей мере 100 г/л;
(ii) концентрации OAHS менее 0,1 г/л;
(iii) обнаруживаемого количества по меньшей мере одной аминокислоты, выбранной из группы, состоящей из глутаминовой кислоты, валина, изолейцина, лейцина, тирозина, фенилаланина, треонина;
(iv) содержания неорганической кислоты по меньшей мере 30 г/л;
(v) содержания уксусной кислоты по меньшей мере 30 г/л и
(vi) концентрации карбоновых кислот, отличных от уксусной кислоты, по меньшей мере 0,05 г/л, необязательно по меньшей мере 0,1 г/л и
(vii) концентрации метанола по меньшей мере 10% по весу.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая
(i) по меньшей мере 30% ацетата аммония;
(ii) по меньшей мере 1 РРМ сульфата аммония и
(iii) по меньшей мере 1 РРМ соединения, выбранного из группы, состоящей из изобутанола, изобутилацетата, ацетамида и метионина.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается ингредиент ферментируемой жидкости, содержащий композицию, описываемую выше.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая по меньшей мере 10%, необязательно по меньшей мере 12%, необязательно по меньшей мере 20%, необязательно по меньшей мере 30%, часто 15% или более сульфата аммония, по меньшей мере 10 РРМ соединения, выбранного из группы, состоящей из ацетата аммония, изобутанола, изобутилацетата, ацетамида и метионина.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается ингредиент удобрения, содержащий композицию, описываемую выше.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая по меньшей мере 90% изобутилацетата, изобутанол и по меньшей мере одно из ацетамида и уксусной кислоты.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ, включающий:
(а) ферментативную обработку ферментируемой жидкости, содержащей предшественник L-метионина, выбранный из группы, состоящей из О-ацетилгомосерина и О-сукцинилгомосерина, с получением L-метионина и источника органической кислоты, выбранной из уксусной кислоты и янтарной кислоты;
(b) отделение по меньшей мере части L-метионина по меньшей мере от доли источника органической кислоты с образованием отделенного L-метионина и остаточной жидкости, содержащей источник органической кислоты,
(с) выделение по меньшей мере части источника органической кислоты из остаточной жидкости в виде выделенной органической кислоты.
Необязательно способ включает применение выделенной органической кислоты в качестве реагента.
Необязательно применение включает внесение при получении продукта ферментации. Необязательно продукт ферментации выбирают из группы, состоящей из карбоновых кислот и аминокислот.
Необязательно аминокислоты выбирают из группы, состоящей из лизина, валина, треонина, триптофана, аргинина и метионина.
Необязательно применение включает применение ферментируемой жидкости при обработке.
Необязательно применение включает добавление реагента в качестве ингредиента в ферментируемой среде.
Необязательно предшественник L-метионина представляет собой О-сукцинилгомосерин, где органическая кислота представляет собой янтарную кислоту, и где выделение включает образование остаточной жидкости, содержащей свободную янтарную кислоту, и отделение свободной янтарной кислоты.
Необязательно отделение свободной янтарной кислоты включает кристаллизацию свободной янтарной кислоты.
Необязательно выделение включает кристаллизацию сукцината кальция.
Если не определено иное, все технические и научные выражения, используемые в настоящем документе, имеют такое же значение, которое обычно понятно специалисту в области техники, к которой принадлежит настоящее изобретение. Хотя применяемые способы и материалы описаны ниже, способы и материалы, аналогичные или эквивалентные тем, которые описаны в настоящем документе, могут применяться в осуществлении настоящего изобретения. В случае конфликта, описание патента, включающее определения, будет контролировать. Все материалы, способы и примеры являются исключительно иллюстративными и не должны рассматриваться как ограничивающие.
Как используется в настоящем документе, выражения "содержащий" и "включающий" или их грамматические варианты следует принимать как определяющие включение указанных признаков, целых чисел, действий или компонентов, не исключающих добавление одного или нескольких дополнительных признаков, целых чисел, действий, компонентов или их групп.
Выражение "способ" относится к методам, средствам, техникам и процедурам осуществления данной задачи, включающим без ограничения такие методы, средства, техники и процедуры, либо известные, либо легко разрабатываемые из известных методов, средств, техник и процедур практикующими специалистами в области архитектуры и/или компьютерной науки.
Процентные соотношения (%) химических средств, типично поставляемых в виде порошков или кристаллов (например, кристалла метионина и сульфата аммония), представлены в виде вес/вес (весового соотношения), если не указано иное. Процентные соотношения (%) химических средств, типично поставляемых в виде жидкостей (например, этанол, и/или метанол, и/или ацетат аммония) представлены в виде вес/вес (весового соотношения), если не указано иное.
Полезные эффекты изобретения
Способ настоящего изобретения может эффективно применяться для получения метионина и его побочных продуктов из предшественника метионина.
Краткое описание чертежей
Чтобы понять настоящее изобретение и увидеть, как его можно осуществлять на практике, далее будут описаны варианты осуществления путем исключительно не ограничивающего примера со ссылкой на сопровождающие чертежи. На чертежах идентичные и аналогичные структуры, их элементы или части, которые представлены более чем на одной фигуре, как правило, помечены одинаковыми или аналогичными ссылками на чертежах, на которых они представлены. Размеры компонентов и признаков, показанных на чертежах, выбраны, в первую очередь, для удобства и ясности представления и необязательно соответствуют масштабу. На сопровождающих чертежах представлено следующее:
на Фиг. 1 представлено схематическое представление способа выделения ацетата в ходе очистки метионина согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 2, 3 и 4 представлено схематическое представление способа получения L-метионина согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 5 показано схематическое представление способа выделения уксусной кислоты и/или ацетата согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 6 показано схематическое представление способа выделения ацетата аммония согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 7 показано схематическое представление способа выделения солей кальция и ацетатных солей согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 8 показано схематическое представление способа выделения ацетата аммония согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 9 показано схематическое представление способа получения L-метионина согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения; и
на Фиг. 10 показано схематическое представление способа выделения органической кислоты в ходе очистки метионина согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения.
Лучший способ осуществления изобретения
Некоторые иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам получения L-метионина из ферментируемой жидкости, содержащей предшественник метионина. Другие варианты осуществления относятся к L-метионину, полученному с помощью таких способов, и к продуктам, содержащим такой L-метионин. Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам получения или выделения неметиониновых побочных продуктов.
В частности, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут применяться для сбора химических средств (например, солей и/или сложных эфиров), которые могут применяться в качестве ингредиентов в культуральных средах.
Принципы и функционирование способов, и/или композиций, и/или продуктов согласно иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения могут быть более понятными со ссылкой на графические материалы и сопроводительные описания.
Перед объяснением по меньшей мере одного варианта осуществления настоящего изобретения подробно, следует понять, что настоящее изобретение не ограничено в его применении деталями, изложенными в следующем описании или проиллюстрированных Примерами. Настоящее изобретение предусматривает другие варианты осуществления или практическое осуществление, или выполнение различными путями. Кроме того, следует понимать, что фразеология и терминология, используемая в настоящем документе, существует для цели описания и не должна рассматриваться как ограничивающая.
Иллюстративный способ выделения ацетата
На Фиг. 1 представлена упрощенная технологическая схема способа выделения ацетата, обозначенная, в общем, 1000. Изображенный иллюстративный способ 1000 включает ферментативную обработку 120 ферментируемой жидкости 1002, содержащей О-ацетилгомосерин (OAHS), с получением обработанной жидкости 1020, содержащей L-метионин 1022 и источник ацетата 1024.
Ферментативная обработка может представлять собой, например, описанную в международной заявке WO 2008/013432 А1, которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
Изображенный иллюстративный способ 1000 включает отделение 1030 по меньшей мере части L-метионина 1022 по меньшей мере от доли источника ацетата 1024 с образованием отделенного L-метионина 1032 и остаточной жидкости, содержащей источник ацетата 1024, и выделение 1050 по меньшей мере части источника ацетата 1024 из жидкости 1020 в виде выделенного ацетата 1052. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выделенный ацетат 1052 может находиться в различных формах.
Изображенный иллюстративный способ 1000 может быть описан в более общих чертах как ферментативная обработка 120 ферментируемой жидкости О-ацетилгомосерина (OAHS) 1002 с получением L-метионина 1022 и источника ацетата 1024. Изображенный способ включает отделение 1030 по меньшей мере части L-метионина 1032 и выделение 1050 по меньшей мере части источника ацетата 1024 в виде выделенного ацетата 1052.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения обработка 120, выделение 1050 и отделение 1030 могут быть проведены в любом выполнимом порядке и/или одновременно.
В одном иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения концентрация OAHS в жидкости 1002 составляет приблизительно 180-200 г/л и разводится перед ферментативной обработкой 120 (например, до приблизительно 70-110 г/л). После обработки 120 концентрация ОАНS сильно снижается, например, до приблизительно ≤0,1% вес/вес, т.е. приблизительно ≤0,5 г/л.
Метионин слабее растворим, чем OAHS (53,7 (20°C) г/л в воде для L-метионина по сравнению с 200 г/л в воде (25°C) для OAHS (смотри http://www.chemspider.com/Chemical-Structure,513.html). В некоторых иллюстративным вариантах осуществления настоящего изобретения это разведение содействует снижению нежелательного осаждения метионина.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения данное разведение достигается путем добавления воды и/или растворов реагента в жидкость 1002 перед обработкой 120.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения концентрация метионина 1022 в обработанной жидкости 1020 составляет 65-75 г/л, необязательно приблизительно 73-75 г/л. В некоторых вариантах осуществления метионин поддерживается в растворе в высокой концентрации путем хранения раствора при температуре 40, 45, 50, 55 или 60°C или промежуточных или более высоких температурах. Альтернативно или дополнительно, другие растворенные вещества могут содействовать повышению растворимости метионина.
Необязательно одно или несколько из регулирования pH, обеспечения метилмеркаптана, обеспечения основания, обеспечения ферментов клеток, инкубации, дополнительного изменения pH и отделения клеток проводятся на жидкости 1002 перед обработкой 120.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения соль метилмеркаптана, применяемая в ферментативной обработке 120, может быть свежей и/или рециркулированной. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метилмеркаптан обеспечивается в виде соли аммония. Альтернативно или дополнительно, метилмеркаптан в форме кислоты и аммиак подаются отдельно. Необязательно отношение метилмеркаптана к OAHS составляет 1,01 (молярное). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения рециркуляция включает отгонку остаточного метилмеркаптана, абсорбцию раствором аммиака и рециркуляцию в ферментативную обработку 120.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения источник ацетата 1024 включает уксусную кислоту, и/или ацетатную соль (необязательно ацетат аммония), и/или сложный эфир ацетата.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения отделение 1030 осуществляется перед выделением 1050.
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения источник ацетата 1024 выделяют 1050 до отделения 1030 (например, на анионном обменнике).
Например, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метилмеркаптан вводится в форме его свободной кислоты (CH3SH), и уксусная (в других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения янтарная) кислота образуется в ее форме свободной кислоты. В некоторых вариантах осуществления реакция происходит в присутствии анионного обменника в виде свободного основания, который выбирается так, чтобы он адсорбировал кислоту по ходу ее образования, тем самым поддерживая pH на необходимом уровне. Согласно альтернативным вариантам осуществления обеспечивается метилмеркаптан по мере того, как адсорбируется на анионном обменнике и обменивается на уксусную кислоту (в других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения на янтарную кислоту) в ходе обработки. Согласно этим вариантам осуществления после отделение загруженной кислотой смолы метионин кристаллизируется из реакционного раствора, который теперь имеет низкое содержание неорганической соли. На этой стадии загруженный кислотой анионный обменник может быть обработан для регенерации и для выделения кислоты или ее продукта. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения анионный обменник является термически стабильным (например, типа Reilex), и уксусная кислота (или янтарная кислота) выделяют из него путем дистилляции (необязательно концентрированной и чистой) или путем реакции со спиртом (например, этанолом) с образованием соответствующего сложного эфира (этилацетата).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метионин 1032 отделяется 1030 с помощью кристаллизации. В этом случае обработанная жидкость 1020 становится маточной жидкостью, как определено в настоящем документе выше.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения "ацетат" в выделенном ацетате 1052 может отличаться от "ацетата" в источнике ацетата 1024. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения источник ацетата 1024 содержит соль(и) ацетата, тогда как выделенный ацетат 1052 представляет собой свободную уксусную кислоту, сложный эфир ацетата или другую соль ацетата.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения источник ацетата 1024 содержит уксусную кислоту, и/или соль ацетата (например, ацетат аммония), и/или сложный эфир ацетата. Ацетильная группа источника ацетата 1024 может быть получена от OAHS и/или от уксусной кислоты, добавленной к обработке 120. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения аммоний-метилмеркаптан служит в качестве источника аммиака, а источник ацетата 1024 включает ацетат аммония.
Необязательно ферментативная обработка 120 проводится при pH в диапазоне от 5,5 до 7, необязательно в диапазоне pH от 6,2 до 6,5.
Необязательно дополнительный L-метионин удаляется из маточной жидкости с образованием очищенной маточной жидкости (Фиг. 3).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения маточная жидкость или очищенная маточная жидкость подкисляется с получением подкисленной жидкости (AL). Необязательно подкисление включает добавление сильной неорганической кислоты или карбоновой кислоты к соответствующей жидкости. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения сильная неорганическая кислота включает серную кислоту, и/или фосфорную кислоту, и/или азотную кислоту. Необязательно карбоновая кислота включает уксусную кислоту.
Альтернативно или дополнительно, подкисление включает приведение в контакт с газом CO2 под давлением и приведение в контакт с кислотным катионным обменником.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения способ 1000 включает применение выделенного ацетата 1052 в качестве реагента (например, дополнительного реагента 124; Фиг. 2). Необязательно выделенный ацетат 1052 применяют в качестве реагента в ферментативной обработке 120.
Альтернативно или дополнительно, выделенный ацетат 1052 может применяться путем добавления его в качестве ингредиента в ферментируемую среду.
Ферментируемая среда, как используется в настоящем документе, означает источник углерода (или других ингредиентов) для ферментации, тогда как "ферментируемая жидкость" представляет собой раствор, содержащий продукт ферментации, образованный при такой ферментации источника углерода.
Альтернативно или дополнительно, выделенный ацетат 1052 может применяться в получении продукта ферментации. Необязательно выделенный ацетат 1052 может применяться в прямом получении продукта (например, лизина) или в получении предшественника, подлежащего дополнительному превращению в такой продукт (например, получение OAHS, подлежащего ферментативной обработке в L-метионин).
Альтернативно или дополнительно, выделенный ацетат 1052 может применяться для регулирования pH в ходе ферментативной обработки 120, и/или отделения клеток (например, фильтрации), и/или в последующей обработке (например, для регулирования pH или для элюирования соединения, адсорбированного на смоле).
Необязательно продукт ферментации включает карбоновые кислоты и/или аминокислоты (например, лизин, и/или валин, и/или треонин, и/или триптофан, и/или аргинин, и/или метионин). Необязательно выделенный ацетат 1052 включает уксусную кислоту, которая применяется для регулирования pH ферментативной обработки 120, и/или для отделения клеток, и/или для очистки перед отделением. Необязательно отделение клеток 112 (Фиг. 2) и/или очистка (например, обработка активированным углем 130; Фиг. 2) проводится при pH в диапазоне от 4,5 до 5,5, необязательно при pH приблизительно 5. Альтернативно или дополнительно, отделение 1030 проводят при pH в диапазоне от 4,5 до 5,5, необязательно при pH приблизительно 5.
В некоторых вариантах осуществления (не представленных на диаграмме) в ферментативной обработке 120 применяются микроорганизмы, продуцирующие соответствующие ферменты.
Согласно некоторым из этих вариантов осуществления обработка 120 может происходить в культуре 110 перед отделением клеток 112 (например, если культура 110 включает микроорганизмы для получения OAHS и микроорганизмы, которые перерабатывают OAHS в L-метионин, или если культура 110 включает микроорганизмы, которые продуцируют OAHS, также перерабатывают OAHS в L-метионин).
Согласно другим вариантам осуществления в этой категории обработка 120 может включать дополнительный цикл культивирования 110 с микроорганизмами, которые перерабатывают OAHS в L-метионин, с последующим дополнительным циклом отделения 112.
Согласно еще одним вариантам осуществления в этой категории микроорганизмы, продуцирующие соответствующие ферменты, культивируются отдельно, и неочищенный ферментный препарат собирается из этой отдельной культуры. Необязательно сырой ферментный препарат получается из использованной культуральной среды и/или из культивируемых клеток (т.е. из культурального супернатанта и/или клеточного экстракта).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения остаточная жидкость (например, маточная жидкость и/или очищенная маточная жидкость) может обрабатываться для удаления примесей. Необязательно эта обработка включает подкисление. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения подкисление может включать добавление серной кислоты, и/или фосфорной кислоты, и/или азотной кислоты, и/или уксусной кислоты.
Согласно Фиг. 2 и 3 иллюстративный способ 1000 может осуществляться как часть расширенного способа. Иллюстративный расширенный способ изображен схематически на Фиг. 2 и 3, как правило, обозначенный 100 и 201, соответственно.
Изображенный вариант осуществления 100 начинается с культуры OAHS 110, из которой клетки 114 сначала отделяют 112 с образованием жидкости 1002, которая ферментативно обрабатывается 120 с образованием обработанной жидкости 1020, как описано выше. Отделение 112 может осуществляться, например, путем центрифугирования и/или фильтрации.
Ферментативная обработка 120 OAHS в метионин высвобождает ацетильную группу. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения дополнительные реагенты 124, обеспеченные в ходе ферментативной обработки 120, выбираются с учетом возможности выделения неметиониновых продуктов, как правило, и ацетильных продуктов, в частности, в ходе последующих способов. Альтернативно или дополнительно, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения дополнительные реагенты 124 добавляют аммиак и/или сульфат к жидкости 1020.
Обработанная жидкость 1020 содержит огромное количество ингредиентов, полученных после распада клеток в культуре 110 и/или метаболитов ингредиентов ростовых сред. Вследствие сложности композиции необязательно предпринимают неспецифическую очистку для удаления общего уровня примесей без учета концентрации или даже присутствия какой-либо конкретной примеси в жидкости. В изображенном способе 100 такая неспецифическая очистка включает обработку активированным углем и/или фильтрацию 130. Такая фильтрация может предусматривать, например, мембранную фильтрацию. Необязательно удаление воды (например, выпаривание 140) проводят на этой стадии для увеличения концентрации L-метионина перед кристаллизацией 150.
Необязательно способ 100 включает одно или несколько из следующих дополнительных действий, проводимых на жидкости 1020 между ферментативной обработкой 120 и отделением 1030: добавление растворенного вещества (например, растворенных вторичных кристаллов 250), регулирование pH, ионный обмен, мембранную фильтрацию и приведение в контакт по меньшей мере с одним водорастворимым органическим растворителем (например, метанолом 212).
В тех вариантах осуществления, в которых применяют обработку активированным углем, pH в ходе такой обработки необязательно находится в диапазоне от 4,5 до 6,0, в некоторых случаях составляет приблизительно 5,0.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения остаточная жидкость (изображенная как маточная жидкость 200), образованная путем отделения 1030, содержит соль неорганической кислоты. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения соль неорганической кислоты включает соль аммония, необязательно сульфат аммония.
Необязательно остаточная жидкость (например, маточная жидкость 200) содержит OAHS. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения концентрация OAHS в маточной жидкости 200 составляет по меньшей мере 1, 5, 10, 20, 50 или 100 РРМ или представляет собой промежуточные или большие концентрации.
Альтернативно или дополнительно, отделенный L-метионин 1032 (или 180 на Фиг. 2) содержит OAHS. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения концентрация OAHS в отделенном L-метионине 1032 (или 180 на Фиг. 2) составляет по меньшей мере 1, 5, 10, 20, 50 или 100 РРМ или представляет собой промежуточные или большие концентрации.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения отделение 1030 включает кристаллизацию 150. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллизация 150 дает первые, или первичные, кристаллы L-метионина 180. Необязательно дополнительную воду удаляют в ходе кристаллизации 150.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллизация 150 включает приведение в контакт по меньшей мере с одним С1-С4-спиртом. Для этой цели используют необязательно метанол и/или этанол. Метанол 212 изображен на Фиг. 2. Необязательно метанол 212 добавляют в соотношении (вес/вес) 15, 20, 25, 30 или 35% или в промежуточных или больших процентных соотношениях к исходному раствору для кристаллизации 150.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения 90, 95, 98,5, 99, 99,5% или промежуточные или большие процентные соотношения этого метанола выделяются и доступны для повторного применения.
Необязательно воду, удаленную в ходе выпаривания 140 и/или кристаллизации 150, выделяют и повторно применяют в предшествующем способе (например, отделении клеток 112 и/или ферментативной обработке 120), как показано пунктирными стрелками. В некоторых вариантах осуществления кристаллы 180, полученные в результате кристаллизации 150, высушивают.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выход первой культуры кристаллов L-метионина 180 составляет более 85, 90 или даже более 95% на этой стадии. Этот выход рассчитывают на основании количества метионина 1022, образованного с помощью ферментативной обработки 120. В некоторых вариантах осуществления способ проводят циклически, и приблизительно 25, 30 или 35% метионина в обработанной жидкости 1020 идет в маточную жидкость 200 в ходе отделения 1030. Большинство этого материала выделяют в виде растворенных вторичных кристаллов 250.
Необязательно первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется чистотой более 95, 96, 97, 98,5, 99 или даже более 99,5%.
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется содержанием менее 1, 0,5, 0,25 или даже менее 0,1% по весу источника ацетата.
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется содержанием OAHS более 1, 10, 20, 50 или даже более 100 РРМ или промежуточными или большими концентрациями.
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется содержанием по меньшей мере одной конкретной примеси более 1, 10, 20, 50 или даже более 100 РРМ или промежуточными или большими концентрациями.
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется содержанием менее 2, 1,5, 1, 0,5 или даже менее 0,1% или промежуточными концентрациями D-метионина. Необязательно кристаллы являются практически энантиомерно чистыми.
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется отношением углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10-13.
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется концентрацией менее 0,8, 0,6, 0,4, 0,2 или даже менее 0,1% органической кислоты или промежуточными или меньшими концентрациями.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллы 180 характеризуются 2 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллы 180 характеризуются 3 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллы 180 характеризуются 4 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллы 180 характеризуются 5 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения отделение 1030 включает по меньшей мере два способа. Необязательно по меньшей мере один из двух способов представляет собой кристаллизацию 150. Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере один из двух способов представляет собой ионный обмен.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения отделение 1030 включает по меньшей мере две кристаллизации. Кристаллизация 150, образующая первую культуру 180, была уже описана. Вторая кристаллизация 220, дающая вторую культуру кристаллов метионина 232, изображена на Фиг. 3.
Необязательно растворитель (например, метанол и/или этанол) применяют в обеих кристаллизациях.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения концентрация метионина в двух исходных растворах кристаллизации является подобной. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения дистилляция 210 маточной жидкости 200 способствует увеличению концентрации метионина в подающем потоке во вторую кристаллизацию 220.
В некоторых вариантах осуществления концентрация метионина в потоках исходных растворов кристаллизации составляет по меньшей мере приблизительно 150 г/л.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения вторая культура 232 составляет 15, 20, 25, 27, 30, 32 или даже 35% или более первой культуры 180. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения вторую культуру 232 растворяют 240 с образованием растворенных вторичных кристаллов 250, которые повторно вводят в поток на Фиг. 2 перед 130.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения приблизительно 25% метионина, доступного для кристаллизации 150 (т.е. метионина 1022 вместе с растворенными вторичными кристаллами 250, если их добавляют), остается в маточной жидкости 200 после отделения 1030. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения в маточной жидкости 200 приблизительно 3, 5, 10, 13, 15 или 20% метионина остается в очищенной жидкости 300 после вторичного отделения 230. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метионин, остающийся в очищенной маточной жидкости, выделяют в дополнительной последующей операции. Необязательно дополнительную последующую операцию проводят на очищенной жидкости 300 per se. В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения дополнительную последующую операцию проводят на очищенной жидкости 300 после того, как очищенная жидкость 300 была дополнительно обработана (например, путем удаления аммония, и/или ацетата, и/или сульфата).
Необязательно общий выход кристаллов (т.е. 232 плюс 180) составляет приблизительно 90% метионина 1022, полученного путем ферментативной обработки 120. Чистота кристаллов 180 может составлять 90, 95, 98, 99, 99,5 или практически 100% или представлять собой промежуточные процентные соотношения.
В некоторых вариантах осуществления кристаллы L-метионина 232 характеризуются чистотой более 70, 75, 80, 85 или даже более 90%.
В некоторых вариантах осуществления pH в ходе кристаллизации 150 находится в диапазоне от 4,5 до 5,5, необязательно приблизительно 5,0. Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления pH в ходе кристаллизации 220 находится в диапазоне от 5,0 до 6,0, необязательно составляет приблизительно 5,5.
Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления кристаллы L-метионина 232 характеризуются содержанием менее 0,1% источника ацетата. В некоторых вариантах осуществления общее выделение уксусной кислоты составляет 90, 93 или даже 96% или более.
В некоторых вариантах осуществления кристаллы L-метионина 232 характеризуются содержанием OAHS менее 1, 0,5, 0,25 или 0,1% или менее, или представляющим промежуточные концентрации.
Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления кристаллы L-метионина 232 характеризуются содержанием OAHS по меньшей мере 1, 5, 10, 20, 50 или даже по меньшей мере 100 РРМ OAHS.
В некоторых вариантах осуществления кристаллы 232 (необязательно в растворенной форме 250) добавляют в качестве растворенного вещества между ферментативной обработкой 120 и отделением 1030.
Жидкость, оставшаяся после отделения 230, представляет собой остаточную жидкость, обозначенную как очищенная маточная жидкость 300 (PML). Необязательно эта остаточная жидкость имеет содержание растворимых твердых веществ приблизительно 23% и/или имеет относительную плотность приблизительно 1,14. Растворенные твердые вещества необязательно включают метионин (например, в концентрации приблизительно 15-35 г/л, необязательно в концентрации приблизительно 25-35 г/л, необязательно приблизительно 30 г/л) и/или ацетат (например, в концентрации приблизительно 140-200 г/л, необязательно приблизительно 162 г/л).
Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления остаточная жидкость, образованная с помощью способа, как описано в настоящем документе, характеризуется по меньшей мере одним из следующего: концентрация метионина по меньшей мере 25, 28, 31, 33 или даже 35 г/л или более; концентрация ацетата по меньшей мере 100, 120, 130, 140, 150, 160, 170 или даже 180 г/л или более; общее содержание твердых веществ по меньшей мере 20, 23, 25, 27, 30 или даже 33% или более; относительная плотность в диапазоне 1,05-1,25, необязательно 1,1-1,2, необязательно составляет приблизительно 1,15; и концентрация сульфата аммония по меньшей мере 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140 или даже по меньшей мере 150 г/л.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения кристаллизации 150 и 220 могут отличаться температурой и/или концентрацией метионина и/или композицией раствора, из которого кристаллизуется L-метионин.
Например, органический растворитель (например, метанол 212) часто применяют в кристаллизации 150, но необязательно применяют в кристаллизации 220.
Альтернативно или дополнительно, кристаллизация 150 необязательно включает охлаждение от 55 до 25°C.
Альтернативно или дополнительно, кристаллизация 220 необязательно включает охлаждение от 55 до 35°C.
Альтернативно или дополнительно, для кристаллизации 220 и/или кристаллизации 150 часто применяют испарительный кристаллизатор с принудительной циркуляцией.
Альтернативно или дополнительно, для каждой кристаллизации 150 и кристаллизации 220 могут независимо использовать фильтрацию (например, вакуумную фильтрацию) и/или центрифугирование для отделения полученных кристаллов.
Необязательно модификатор габитуса кристаллов и/или затравочные кристаллы L-метионина добавляют к кристаллизации 150 и/или 220. Иллюстративный модификатор габитуса кристаллов представляет собой полиоксиэтиленсорбитанмонолаурат (коммерчески доступный как TWEEN 20).
В некоторых вариантах осуществления кристаллизацию 220 проводят в присутствии органического растворителя, например, метанола и/или этанола.
В некоторых вариантах осуществления маточную жидкость 200 концентрируют перед второй кристаллизацией 220, необязательно до концентрации метионина приблизительно 150 г/л. В некоторых вариантах осуществления раствор не является прозрачным при этой концентрации метионина.
В некоторых вариантах осуществления кристаллизацию 150 проводят в присутствии растворителя (например, метанола 212), маточную жидкость 200 испаряют (например, дистилляцией 210) для выделения растворителя (метанола 212) перед кристаллизацией 220. Необязательно выделенный растворитель повторно применяют в кристаллизации 150.
В некоторых вариантах осуществления кристаллы второй культуры 232 растворяют 240 с образованием раствора 250 и объединяют с обработанной жидкостью 1020 перед кристаллизацией 150. Необязательно обработанную жидкость 1020 обрабатывают перед объединением. Необязательно примеси в обработанной жидкости 1020 удаляют как часть обработки, например, с помощью фильтрации и/или обработки активированным углем 130.
На Фиг. 3 показано схематическое представление способа выделения дополнительного L-метионина из маточной жидкости 200, который обозначен, в общем, как 201. Согласно изображенному иллюстративному способу 201 маточную жидкость 200 дистиллируют 210 для выделения метанола 212, который необязательно рециркулируют в кристаллизацию 150 способа 100. Способы 100 и 201 вместе представляют собой иллюстративный вариант осуществления способа 1000.
В изображенном иллюстративном варианте осуществления дистилляция 210 увеличивает концентрацию L-метионина в жидкости с тем, чтобы происходила вторичная кристаллизация 220 L-метионина. Необязательно охлаждение в ходе вторичной кристаллизации 220 вносит вклад в процесс кристаллизации.
С помощью вторичного отделения 230 (например, с помощью центрифугирования и/или фильтрации) получают вторую культуру кристаллов L-метионина 232 и "очищенную маточную жидкость" 300. В некоторых вариантах осуществления жидкость 300 служит в качестве остаточной жидкости.
В некоторых вариантах осуществления образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, включает приведение в контакт с сильной кислотой (например, серной кислотой).
В некоторых вариантах осуществления образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, включает по меньшей мере одно из приведения в приведение в контакт с CO2 под давлением и приведения в приведение в контакт с катионным обменником, который находится по меньшей мере частично в форме свободной кислоты.
Необязательно кристаллы 232 растворяют 240 для получения растворенных вторичных кристаллов 250. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения растворенные вторичные кристаллы 250 добавляют к обработанной жидкости 1020 перед обработкой активированным углем и/или фильтрацией 130.
На Фиг. 4 показано схематическое представление иллюстративного способа выделения побочных продуктов из остаточной жидкости, обозначенного, в общем, как 301. В изображенном иллюстративном варианте осуществления очищенная маточная жидкость 300 служит в качестве остаточной жидкости. В изображенном иллюстративном способе очищенную маточную жидкость 300 экстрагируют 310 с помощью экстрагирующего средства, включающего органический растворитель для получения экстракта 312, содержащего растворитель и водную фазу 314.
В некоторых вариантах осуществления pH экстракта 312 и/или очищенной маточной жидкости 300 доводят до ≤4,5; ≤4,3; ≤4,1 или даже ≤3,9. Необязательно это регулирование производят с помощью серной кислоты.
Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления концентрацию сульфата аммония и/или температуру подкисленной жидкости 620 (Фиг. 6) доводят, чтобы избежать кристаллизации сульфата аммония в ходе экстракции. В некоторых вариантах осуществления это регулирование производят с учетом воды, совместно экстрагированной с уксусной кислотой. Необязательно концентрация сульфата аммония в подкисленной жидкости 620 находится в диапазоне от 12 вес. % до 25 вес. % и/или температура экстракции составляет от 30 до 70°C; необязательно от 40 до 60°C; необязательно от 45 до 55°C.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения с экстрактом 312 производят манипуляции для выделения ацетата различными путями. В изображенном варианте осуществления манипуляция включает обратную экстракцию 320 с аммиаком 322 с получением ацетата аммония 360 в растворе. Обратная экстракция 320 также регенерирует экстрагирующее средство, которое может быть рециркулировано в экстракцию 310. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения растворитель включает изобутилацетат (IBA).
В некоторых вариантах осуществления экстрагирующее средство, содержащее растворитель 408 (Фиг. 5), рециркулируют из предыдущей операции (например, обратной экстракции 320). Необязательно эта рециркуляция включает одну или несколько отмывок водой и/или водным раствором (например, щелочным раствором) перед повторным применением экстракции 410 (Фиг. 5).
Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления экстракцию 410 проводят в противоточном режиме. Необязательно экстракция состоит из 1, 2, 3, 4 или даже 5 или более стадий.
В изображенном варианте осуществления водная фаза 314 содержит сульфат аммония. Необязательно кристаллизация 330 осаждает часть сульфата аммония в виде кристаллов 340, которые могут быть отделены от остаточного жидкого удобрения с сульфатом аммония 350. Альтернативно или дополнительно, кристаллы сульфата аммония 340 могут применяться в качестве ингредиента удобрения.
В некоторых вариантах осуществления выход кристаллов сульфата аммония 340 составляет по меньшей мере 40, 45, 50, 55 или даже 60% или более.
В некоторых вариантах осуществления выход аммония 340 составляет по меньшей мере 85, 90, 93 или даже 96% или более.
В некоторых вариантах осуществления чистота кристаллов сульфата аммония 340 составляет по меньшей мере 85, 87, 89 или даже 92% или более.
В некоторых вариантах осуществления чистота ацетата аммония 360 составляет по меньшей мере 95, 96, 97 или даже 98% или более.
В некоторых вариантах осуществления кристаллизация сульфата аммония 330 включает нагревание. Необязательно это нагревание приводит к отделению остаточной уксусной кислоты в паровую фазу. Необязательно эту остаточную уксусную кислоту конденсируют и концентрируют, например, с помощью обратного осмоса. Альтернативно или дополнительно, нагревание вызывает испарение растворенного/захваченного растворителя.
Ссылаясь теперь на Фиг. 5, в некоторых вариантах осуществления выделение 1050 (Фиг. 1) включает образование остаточной жидкости (изображенной здесь как очищенная маточная жидкость 300), содержащей свободную уксусную кислоту, и отделение свободной уксусной кислоты. В изображенном иллюстративном варианте осуществления отделение происходит посредством экстракции 410 с экстрагирующим средством, включающим органический растворитель 408, с образованием экстракта 430 со свободной уксусной кислотой 440.
Необязательно при обратной экстракции 320 с аммиаком 422 можно получать ацетат аммония 460 в растворе (пример ацетата 1052) и регенерировать экстрагирующее средство, содержащее органический растворитель 408.
Ссылаясь теперь на Фиг. 6, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения образование свободной уксусной кислоты включает приведение в контакт жидкости (изображена очищенная маточная жидкость 300) с сильной кислотой 610 (например, серной кислотой) с образованием подкисленной жидкости 620. Сильная кислота может быть любой неорганической или органической кислотой с pKa=4.
В некоторых вариантах осуществления кислота 610 представляет собой концентрированную серную кислоту, и при добавлении к жидкости 300 образуется тепло. Необязательно температура подкисленной жидкости приближается к необходимой температуре для экстракции 650 или даже достигает необходимой температуры.
В некоторых вариантах осуществления подкисленная жидкость 620 имеет pH 3-5; необязательно 3,5-4,5 необязательно приблизительно 4,0. Необязательно кислоту 610 добавляют в стехиометрически эквивалентном, или большем, количестве относительно количества аммония в жидкости 300. Необязательно стехиометрический избыток составляет более 1, 3, 5, 8 или даже 10% или более. Если жидкость 300 содержит буферные средства, даже большие количества кислоты 610 могут требоваться для достижения необходимого pH.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения остаточную жидкость, подлежащую подкислению (например, 300), приводят в контакт с кислотным катионным обменником, для обмена катионов в жидкости на протоны (не изображено). Согласно этим вариантам осуществления это приведение в контакт содействует подкислению раствора.
Альтернативно, кислотный катионный обменник приводят в контакт с остаточной жидкостью (например, 200), подлежащей подкислению, тем самым адсорбируя ионы аммония. Подкисленную остаточную жидкость обрабатывают для удаления кислоты (уксусной или янтарной), например, с помощью экстракции или адсорбции на термически стабильном анионе свободного основания. После отделения кислоты, метионин выкристаллизовывают, растворяют и направляют обратно на кристаллизацию, и несущий аммоний катионный обменник регенерируют с помощью серной кислоты с образованием концентрированного раствора сульфата аммония.
Альтернативно или дополнительно, метионин кристаллизуется из раствора, по существу, бессолевого раствора. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения более низкий уровень растворенного вещества перед кристаллизацией содействует повышенному выходу. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения раствор сульфата аммония образуется в достаточно концентрированной и чистой форме. По возможности его применяют как таковой без необходимости в кристаллизации.
Необязательно образование остаточной жидкости, включающей свободную уксусную кислоту, включает приведение в контакт с CO2 под давлением. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения давление диоксида углерода может составлять 3, 5, 7 или 10 бар или промежуточные или большие давления.
Необязательно образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, и отделение свободной уксусной кислоты проводят одновременно. Например, подкисление с помощью сильной кислоты или приведение в контакт с находящимся под давлением CO2 и экстрагирующим средством проводят одновременно в некоторых вариантах осуществления. Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления частичное подкисление проводят первым, с последующей экстракцией, и больше кислоты добавляют в ходе экстракции.
Ссылка на отделение свободной уксусной кислоты означает, что при применении способов отделения (например, дистилляции и/или экстракции) свободная уксусная кислота имеется, но это необязательно означает, что выделенный ацетат является свободной уксусной кислотой, например, как при экстракции свободной уксусной кислоты и превращении свободной кислоты в продукт при нахождении в экстрагирующем средстве.
Необязательно отделение свободной уксусной кислоты включает несколько этапов, например, дистилляции свободной уксусной кислоты с образованием паров, содержащих свободную уксусную кислоту, конденсации паров в раствор, содержащий уксусную кислоту, и, необязательно, дополнительной обработки этого раствора, например, экстракции из него уксусной кислоты.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения выделение включает дистилляцию свободной уксусной кислоты из остаточной жидкости. Необязательно при дистилляции образуется конденсат, содержащий свободную уксусную кислоту.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления подкисленная маточная жидкость имеет значение pH от 3,5 до 4,5, и необязательно имеет pH 4,0.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления дистиллированный конденсат имеет содержание ацетата 10, 12, 14, 16 или даже 18% или более.
Иллюстративный способ подкисления
На Фиг. 6 представлена упрощенная технологическая схема иллюстративного способа подкисления жидкости, обозначенного, в общем, как 600. В изображенном иллюстративном способе 600 кислоту 610 (например, серную кислоту) применяют для подкисления остаточной жидкости (в качестве примера изображена очищенная маточная жидкость 300) с образованием подкисленной остаточной жидкости 620. В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения маточная жидкость 200 может служить в качестве остаточной жидкости. В некоторых вариантах осуществления способ 600 проводят на маточной жидкости 200 с последующим проведением способа 201 с получением кристаллов 232.
В изображенном варианте осуществления подкисленная жидкость 620 включает соль аммония 622 и свободную уксусную кислоту 640. В изображенном иллюстративном варианте осуществления после экстракции IBA (изобутилацетатом) 650 следует обратная экстракция 320 с помощью аммиака 322. Эта обратная экстракция превращает свободную уксусную кислоту 640 в выделенный ацетат аммония 660.
Необязательно способ 600 включает кристаллизацию по меньшей мере доли соли кислоты 610 из жидкости 620 (не изображено на фигуре). Например, если кислота 610 представляет собой серную кислоту, соль аммония 622 представляет собой сульфат аммония. Кристаллизация сульфата аммония описана в контексте Фиг. 4.
Ссылаясь вновь на Фиг. 5, в некоторых вариантах осуществления способ включает приведение в контакт экстракта 430 с водой. Необязательно при этом приведении в контакт в воду экстрагируется уксусная кислота 440 и регенерируется экстрагирующее средство, содержащее органический растворитель 408. Необязательно концентрацию уксусной кислоты можно повышать с помощью удаления воды. Удаление воды можно осуществлять, например, с помощью дистилляции, выпаривания и/или обратного осмоса.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения способ включает приведение в контакт экстракта 430 с антирастворителем и выпаривание.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения способ включает приведение в контакт жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту (изображенную как подкисленная очищенная маточная жидкость 620), с экстрагирующим средством (изображен как экстракция IBA 650) с образованием содержащего уксусную кислоту экстракта и истощенной по уксусной кислоте остаточной жидкости.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения "жидкость, содержащая свободную уксусную кислоту" может представлять собой остаточную жидкость, содержащую свободную уксусную кислоту, или конденсированную жидкость, содержащую свободную уксусную кислоту.
Необязательно способ включает отделение экстракта от жидкости с образованием отделенного экстракта и отделенной истощенной по уксусной кислоте остаточной жидкости.
В некоторых вариантах осуществления приведение в контакт с экстрагирующим средством приводит к селективной экстракции. Необязательно селективность уксусной кислоты/сильной кислоты составляет по меньшей мере 50, по меньшей мере 100, по меньшей мере 200 или даже по меньшей мере 500. Иллюстративное выделение уксусной кислоты
В некоторых вариантах осуществления экстрагирующее средство, содержащее по меньшей мере один органический растворитель, применяют для экстракции уксусной кислоты из жидкости. Подходящие органические растворители для применения в таком экстрагирующем средстве включают без ограничения спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры (например, С4-С8 сложные эфиры) и амины (например, С≥20 атомов). В некоторых вариантах осуществления сложные эфиры ацетата включают С4 сложный эфир, например, бутилацетат и/или изобутилацетат.
В некоторых вариантах осуществления экстракцию осуществляют с помощью одного или нескольких сложных эфиров ацетата. Необязательно сложные эфиры включают бутилацетат, необязательно изобутилацетат (IBA). В некоторых вариантах осуществления IВА содержит изобутанол, образующийся в результате частичного гидролиза.
Ссылаясь вновь на Фиг. 4, в некоторых вариантах осуществления эффективность экстракции 310 составляет более чем 90, 92, 94, 96 или даже более чем 98% при экстрагировании уксусной кислоты из очищенной маточной жидкости 300 (т.е., менее 10% доступного ацетата остается в водной фазе 314).
В некоторых вариантах осуществления экстракцию 310 проводят в противоточном режиме, необязательно с применением одного или нескольких устройств. Подходящие устройства включают без ограничения смесители-осадители, колонки, пульсационные колонки и центробежные контакторы.
Необязательно экстракцию 310 проводят за 3-15, необязательно 4-14 стадий.
В некоторых вариантах осуществления при экстракции 310 применяют 2, 3, 4, 5 или даже 6 или более весовых единиц экстрагирующего средства на весовую единицу (водной) очищенной маточной жидкости.
Альтернативно или дополнительно, отношение уксусной кислоты 440 (Фиг. 5) к воде в экстракте 430 составляет от 15 до 40, необязательно от 20 до 30.
Альтернативно или дополнительно, уксусная/серная селективность растворителя 408 (Фиг. 5) в экстрагирующем средстве составляет 50, необязательно 100, необязательно 200, необязательно 500 или более.
Альтернативно или дополнительно, уксусная/серная селективность растворителя 408 в экстрагирующем средстве составляет по меньшей мере 10, необязательно по меньшей мере 20, необязательно по меньшей мере 30, необязательно по меньшей мере 40.
Иллюстративный растворитель для применения в экстрагирующем средстве
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения IBA применяют в качестве растворителя 408 или как часть смеси растворителей в экстрагирующем средстве. В некоторых вариантах осуществления экстрагирующее средство приводят в контакт с кислотным раствором (например, подкисленной очищенной маточной жидкостью; APML).
Как такая кислотность, так и температура, выше температуры окружающей среды, способствуют гидролизу IBA. Проверка в условиях экстракции показала, что происходят допустимые уровни гидролиза. При гидролизе образуется уксусная кислота, которую объединяют с экстрагированной уксусной кислотой и отделяют от экстракта вместе с ней, а также изобутанолом (IB). Концентрация IB достигает уровня равновесного состояния в экстрагирующем средстве вследствие некоторых потерь, уравновешенных сборкой IBA и/или реакцией с экстрагированной уксусной кислотой с повторным образованием IBA.
В некоторых вариантах осуществления рециркулированное экстрагирующее средство содержит уровень равновесного состояния IB. Согласно некоторым вариантам осуществления уровень IB составляет 0,1-20%, необязательно 0,2-15%, необязательно 0,3-10%. Точная концентрация может варьировать в зависимости от pH подкисленной очищенной маточной жидкости и/или температуры экстракции и/или концентрации сульфата аммония и/или других параметров. В некоторых вариантах осуществления содержание IB в IBA повышает эффективность экстракции.
В некоторых вариантах осуществления выделение 1050 ацетата 1052 (Фиг. 1) включает выделение ацетата из содержащего уксусную кислоту экстракта с образованием выделенного ацетата.
На Фиг. 6 изображен один пример этой стратегии. Экстракция IBA 650 с получением ацетата аммония 660 представляет собой пример выделения 1050. Хотя изображена PML 300, это может осуществляться на любой остаточной жидкости.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выделенный ацетат может включать уксусную кислоту и/или соль уксусной кислоты и/или сложный эфир уксусной кислоты.
Альтернативно или дополнительно, выделение может включать приведение в контакт отделенного экстракта с водой с образованием обратно экстрагированной уксусной кислоты и/или приведение в контакт экстракта с раствором основания (например, аммиака 322) с образованием соли из уксусной кислоты и этого основания (например, ацетата аммония 660), и/или приведение в контакт экстракта с антирастворителем с образованием раствора уксусной кислоты, и/или выпаривание экстракта или его доли с образованием раствора уксусной кислоты (где экстрагирующее средство является более летучим, чем уксусная кислота), и/или выпаривание уксусной кислоты из экстракта (где экстрагирующее средство является менее летучим, чем уксусная кислота); и/или приведение в контакт экстракта со спиртом и индуцирование реакции между спиртом и экстрагированной уксусной кислотой с образованием соответствующего сложного эфира с последующим отделением сложного эфира от экстрагирующего средства.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения обратная экстракция 320 может осуществляться с помощью основания, в том числе одного или нескольких из оснований щелочных металлов, оснований щелочноземельных металлов и оснований аммиака. В этом контексте, выражение "основания" включает оксиды, гидроксиды, гидрокарбонаты и карбонаты.
В некоторых вариантах осуществления экстракция 650 происходит в контактном устройстве. Иллюстративные контактные устройства включают смесители-осадители, колонки, пульсационные колонки и центробежные контакторы. Необязательно контакт происходит с водой или водным раствором.
Необязательно этот контакт происходит в многостадийном противоточном режиме. В некоторых вариантах осуществления отношение вода/экстракт вес/вес для этого приведения в контакт составляет одну весовую единицу экстракта на 2-6 весовые единицы воды. Альтернативно или дополнительно, этот контакт происходит за 3-15, необязательно за 4-14 стадий. Альтернативно или дополнительно, выход обратной экстракции 320 составляет по меньшей мере 90, по меньшей мере 93, по меньшей мере 95, по меньшей мере 97 или даже 99% или более. Альтернативно или дополнительно, концентрация образованного водного раствора уксусной кислоты составляет по меньшей мере 10, необязательно по меньшей мере 12, необязательно по меньшей мере 14, необязательно по меньшей мере 18%.
В некоторых вариантах осуществления контакт представляет собой одну стадию приведения в контакт с раствором основания. Необязательно этот контакт происходит в смесителе-осадителе или центробежном контакторе.
В некоторых вариантах осуществления обратная экстракция 320 происходит с помощью антирастворителя. Как используется в настоящем описании и сопутствующей формуле изобретения выражение "антирастворитель" представляет собой растворитель, который является хорошим растворителем для экстрагирующего средства и плохим растворителем для уксусной кислоты 440.
В некоторых вариантах осуществления при применении антирастворителя в обратной экстракции 320 получают раствор экстрагирующего средства в антирастворителе и отдельную водную фазу, содержащую отделенную уксусную кислоту 440. Чтобы регенерировать экстрагирующее средство, содержащее органический растворитель 408, антирастворитель должен быть отделен от растворителя 408. Необязательно это отделение включает дистилляцию более летучего компонента.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выбирают антирастворитель, более гидрофобный, чем экстрагирующее средство, включающее растворитель 408, например, как определяют с помощью параметра растворимости Log Р. Согласно варианту осуществления, несмотря на то, что антирастворитель более гидрофобный, чем экстрагирующее средство, он является более полярным, чем октан.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают контакт (обратная экстракция 320; Фиг. 5) содержащего уксусную кислоту экстракта 430 с основанием (например, аммиаком 422) с образованием выделенной ацетатной соли основания (ацетата аммония 460).
Необязательно концентрация аммиака в реагенте для обратной экстракции 320 составляет 15-25%, необязательно 19-23%, необязательно приблизительно 21%. В некоторых вариантах осуществления весовой процент ацетата аммония при обратной экстракции 320 составляет 40%, 42%, 46% или даже 48% или более. Необязательно раствор 460 содержит 70%, 75% или даже 80% или более ацетата аммония. Альтернативно или дополнительно, после концентрирования ацетата аммония раствор 460 содержит 860 г/л или более ацетата аммония. Концентрация ацетата аммония составляет необязательно приблизительно 520 г/л перед концентрированием.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения аммиак 422 может подаваться в виде раствора, газа или их комбинации.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обратное экстрагирование 320 происходит с помощью основания, например, аммиака 422 или другого основания, как перечислено выше в настоящем документе. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения основание является твердым (например, известь), газообразным (например, аммиак 422) или находится в водном растворе.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения количество основания выбирают так, чтобы оно составляло от 0,97 до 1,2, необязательно от 0,98 до 1,15, необязательно от 0,99 до 1,1 и необязательно от 1 до 1,05 эквивалентов на эквивалент уксусной кислоты в экстракте 430.
В некоторых вариантах осуществления контакт происходит с водным раствором аммиака, концентрацию которого доводят так, чтобы концентрация ацетата аммония в растворе 460 составляла по меньшей мере 30, необязательно 40, необязательно 50% вес/вес или более.
Альтернативно, в некоторых вариантах осуществления контакт происходит с раствором, содержащим аммиак и ацетат аммония. Необязательно раствор характеризуется отношением NH3/ацетат аммония 0,02-50, необязательно 0,04-25, необязательно 0,05-10, необязательно 0,08-5, необязательно 0,1-2. Согласно этим вариантам осуществления добавление ацетата аммония позволяет проводить обратную экстракцию при более низком pH и, следовательно, снижает до минимума разложение экстрагирующего средства. Количество аммиака определяют с помощью стехиометрических требований, описанных выше, и концентрацию NH3 и ацетата аммония доводят таким образом, чтобы она достигала необходимой концентрации ацетата аммония.
В некоторых вариантах осуществления водный продукт обратной экстракции разделяют по меньшей мере на два потока. Один поток представляет собой выделенную уксусную кислоту, а второй поток смешивают с аммиаком для повторного образования раствора ацетата аммония/NH3 для рециркуляции в обратную экстракцию. Необязательно концентрация водного продукта обратной экстракции является такой, как определено выше. Альтернативно или дополнительно, pH водного продукта обратной экстракции находится в диапазоне 6-9, необязательно 7-8.
Согласно варианту осуществления количество аммиака в растворе для обратной экстракции находится в избытке, так что образованный ацетат аммония содержит свободный аммиак. Согласно варианту осуществления такой свободный аммиак отгоняют из раствора (и повторно применяют в обратной экстракции).
Согласно варианту осуществления раствор ацетата аммония, образованный при обратной экстракции, дополнительно концентрируют до >40%, >50%, >60%, >70% или более. Согласно варианту осуществления раствор содержит избыток аммиака и такой избыток аммиака удаляют в ходе такого концентрирования.
Согласно варианту осуществления раствор ацетата аммония содержит некоторое количество растворенного или захваченного IBA и/или IB из экстрагирующего средства. Согласно варианту осуществления этот растворитель отгоняют, по меньшей мере частично, в ходе концентрации раствора ацетата аммония.
Ссылаясь вновь на Фиг. 5: температуру, при которой происходит обратная экстракция 320, определяют с помощью температуры поступающего экстракта 430 (необязательно теплого из экстракции), раствора аммиака 422 или аммиака с раствором ацетата аммония, как описано выше, и с помощью некоторого количества тепла, образованного при обратной экстракции. Типично, регулирование не требуется, однако некоторое охлаждение может потребоваться, чтобы ограничить температуру до приблизительно температуры окружающей среды.
В некоторых вариантах осуществления для удаления примесей экстракт 430 отмывают с помощью водного раствора, содержащего небольшое количество основания, перед обратной экстракцией 320 уксусной кислоты. Вследствие селективности экстрагирующего средства примеси удаляются, по существу, без потери уксусной кислоты.
Необязательно совместно экстрагированную серную кислоту в экстракте 430 удаляют путем отмывки с помощью основания в количестве, эквивалентном количеству серной кислоты в экстракте.
В некоторых вариантах осуществления способ включает выделение уксусной кислоты и/или аммиака из раствора ацетата аммония 460. Необязательно это выделение включает тепловую обработку.
Ссылаясь теперь на Фиг. 6, IBA, применяемый в экстракции 650, может практически не вступать в реакцию при условиях обратной экстракции 320. В такой реакции образуются изобутанол (IB) и/или ацетамид.
В некоторых вариантах осуществления условия при обратной экстракции 320 поддерживают таким образом, чтобы свести к минимуму реакцию IBA. Например, температуру необязательно поддерживают не намного выше температуры окружающей среды, но работа при температуре ниже температуры окружающей среды, как правило, не требуется. Альтернативно или дополнительно, обратная экстракция с помощью NH3 + раствор ацетат аммония (как описано выше) при поддержании такого раствора при pH менее 11, необязательно менее 10,5, необязательно менее 10 может содействовать снижению реакции IBA.
Проверка обратной экстракции 320 показала, что при этих условиях разложение растворителя является небольшим (смотри Пример 5).
В некоторых вариантах осуществления IB, образованный в ходе разложения при обратной экстракции 320, объединяется с таковым из гидролиза в ходе экстракции, и вместе достигает уровня равновесного состояния, как обсуждается выше.
В тех вариантах осуществления, в которых в ходе разложения образуется ацетамид, ацетамид отмывают в раствор ацетата аммония 660.
В некоторых вариантах осуществления остаточная жидкость включает соль сильной неорганической кислоты с растворимостью в воде менее 5 вес. %. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения соль с растворимостью в воде <5% представляет собой сульфат кальция или фосфат кальция.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения метилмеркаптан вводят в ферментативную обработку 120 в виде соли кальция или магния или в виде свободной кислоты и pH доводят с помощью основания кальция или магния. Необязательно полученный раствор (содержащий метионин и источник ацетата) подкисляют до pH 5 для отделения клеток, обработки углеродом или обеих этих операций. Необязательно это регулирование pH выполняют с помощью уксусной кислоты, а не серной кислоты.
В тех случаях, где регулирование pH выполняют с помощью уксусной кислоты, PML 300, образованная после кристаллизации метионина 220, содержит в основном ацетат кальция в качестве источника ацетата. Согласно варианту осуществления эту PML затем подкисляют (смотри 610), по меньшей мере частично, с помощью серной кислоты (или фосфорной кислоты), при этом образуется гипс (или фосфат кальция). Согласно варианту осуществления эти слаборастворимые соли отделяют (например, с помощью фильтрации и/или центрифугирования), при этом остается раствор, содержащий уксусную кислоту в форме свободной кислоты (подкисленная жидкость 620 со свободной уксусной кислотой 640). Необязательно свободную уксусную кислоту 640 затем отделяют согласно любому из ранее описанных способов.
Согласно варианту осуществления слаборастворимая соль образуется в результате выделения аммиака с помощью основания кальция, как описано ниже.
В некоторых вариантах осуществления остаточная жидкость включает источник аммония, и способ включает выделение по меньшей мере части источника аммония из остаточной жидкости в виде выделенного аммония.
Необязательно остаточная жидкость содержит ацетат аммония. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения аммоний в источнике аммония и аммоний в выделенном аммонии выбирают каждый независимо из соли аммония и аммиака в виде свободного основания.
Ссылаясь теперь на Фиг. 7, в некоторых вариантах осуществления способ включает контакт остаточной жидкости (например, очищенной маточной жидкости 1210) с основанием кальция (например, известью 1220) с образованием аммиака в виде свободного основания и соли кальция (например, ацетата кальция 1222) и отделение аммиака в виде свободного основания с образованием выделенного аммония 1224 и отделенной истощенной по аммиаку остаточной жидкости, включающей соль кальция.
В некоторых вариантах осуществления этот способ дополнительно включает добавление сильной кислоты 1230 к отделенной истощенной по аммиаку остаточной жидкости с образованием соли кальция 1232 кислоты и остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту 1230, и необязательно отделение (например, с помощью выпаривания) по меньшей мере доли уксусной кислоты с образованием остаточного раствора, истощенного по аммиаку и уксусной кислоте. Согласно различным вариантам осуществления при отделении свободной уксусной кислоты применяются способы, описанные выше, в том числе выпаривание и экстракция растворителем.
В изображенном иллюстративном варианте осуществления получение уксусной кислоты 1230 представляет собой пример выделения 1050 ацетата 1052. Модификация 1240 в ацетат 1250 изображено, чтобы подчеркнуть этот момент, хотя способ завершается со свободной уксусной кислотой в растворе 1230 во многих вариантах осуществления.
В некоторых вариантах осуществления остаточная жидкость содержит ацетат аммония, и выделение по меньшей мере части аммония включает дистилляцию аммиака и необязательно части уксусной кислоты из остаточной жидкости с образованием отделенного аммония (выделенного аммония) и истощенной по аммиаку остаточной жидкости.
Необязательно остаточная жидкость содержит ацетат аммония, и указанное выделение по меньшей мере части аммония включает контакт остаточной жидкости с находящимся под давлением CO2 и/или с экстрагирующим средством. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения контакт с находящимся под давлением CO2 и/или экстрагирующим средством приводит к образованию карбоната аммония и/или гидрокарбоната аммония и загруженного уксусной кислотой экстракта. Согласно варианту осуществления водный раствор с карбонатом/гидрокарбонатом аммония применяют как выделенный аммоний. В других вариантах осуществления карбонат/гидрокарбонат аммония кристаллизуется и кристаллы применяются в качестве источника аммония.
В тех вариантах осуществления, в которых образуемый гипс имеет достаточно высокое качество для применений, например, в виде гипсокартона (или в цементе), он может являться более привлекательным побочным продуктом, чем сульфат аммония, учитывая разницу в ценах оснований и колебания цен на удобрения. Качество гипса может быть аналогичным гипсу, образованному при получении лимонной кислоты и молочной кислоты.
Альтернативно или дополнительно, возможно, что смесь для очистки после отделения гипса и уксусной кислоты может экономически целесообразно направляться на обработку сточных вод. Необязательно после некоторой предварительной обработки или очистки примесей, смесь для очистки после отделения гипса и уксусной кислоты может применяться для разведения системы ферментативной реакции, тем самым, снижая затраты на выпаривание.
Концентрация ионов аммония в подаваемом растворе для приведения в контакт с известью 1220 варьирует в зависимости от концентрации ацетата аммония в очищенной маточной жидкости 1210.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения контакт с известью 1220 включает контакт одного или нескольких из оксида кальция, гидроксида кальция, карбоната кальция и гидрокарбоната кальция.
В некоторых вариантах осуществления количество извести, применяемой при контакте 1220, эквивалентно количеству аммония в PML 1210 или на 1, 2, 5 или 10% выше из расчета на моль.
В некоторых вариантах осуществления свободный аммиак 1224 применяют в качестве выделенного аммония. В некоторых вариантах осуществления свободный аммиак 1224 конденсируют с образованием раствора аммиака, который применяют в качестве выделенного аммония.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере доля выделенного аммония применяется в получении продукта ферментации. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выделенный аммоний обеспечивает источник азота при ферментации. Необязательно ферментация дает аминокислоту (например, лизин, или треонин, или валин) или предшественник аминокислоты (например, OAHS или OSHS).
Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере доля выделенного аммония применяется в получении метилмеркаптана аммиака и/или для нейтрализации среды ферментативной реакции (120) или для регулирования pH.
В некоторых вариантах осуществления способ включает: кристаллизацию соли аммония из остаточной жидкости с образованием кристаллической соли аммония и отделенной истощенной по аммиаку остаточной жидкости. Необязательно соль аммония включает один или несколько из ацетата аммония, карбоната аммония и гидрокарбоната аммония.
Дополнительный иллюстративный способ
На Фиг. 9 представлена упрощенная технологическая схема способа получения метионина, который обозначен, в общем, как способ 2000. Изображенный иллюстративный способ 2000 аналогичен способу 100 (Фиг. 2) во многих отношениях, и позиции, обозначенные позиционным обозначением 2NNN, соответствуют позициям, обозначенным позиционным обозначением NNN на Фиг. 2.
Изображенный иллюстративный способ 2000 включает обеспечение ферментируемой жидкости, содержащей предшественник L-метионина, выбранный из группы, состоящей из О-ацетилгомосерина и О-сукцинилгомосерина. Обеспечение, в изображенном варианте осуществления, включает отделение 2112 клеток 2114 от культуры, продуцирующей предшественник метионина 2110.
Необязательно ферментируемая жидкость включает по меньшей мере одну примесь. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна примесь включает аминокислоты и/или витамины, и/или минералы, и/или аммиак, и/или уксусную кислоту, и/или янтарную кислоту, и/или метилмеркаптан, и/или ферменты.
Изображенный иллюстративный способ 2000 включает ферментативную обработку 2120 предшественника с получением обработанной жидкости 2122, содержащей L-метионин и органическую кислоту, выбранную из группы, состоящей из уксусной кислоты и янтарной кислоты. Необязательно по меньшей мере часть по меньшей мере одной примеси остается в жидкости 2122.
Изображенный иллюстративный способ 2000 включает модификацию обработанной жидкости 2122 с образованием исходного раствора кристаллизации и кристаллизацию 2150 L-метионина из исходного раствора кристаллизации с образованием кристаллического L-метионина 2180 и истощенной по L-метионину маточной жидкости 2200.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения модификация включает одно или несколько из: удаления воды (например, выпаривания 2140), обработки активированным углем 2130, добавления растворенного вещества (например, растворенных кристаллов 2250), регулирования pH, ионного обмена, мембранной фильтрации 2130 и приведения в контакт по меньшей мере с одним водорастворимым органическим растворителем (например, метанолом 2212). Необязательно водорастворимый органический растворитель выбирают из группы, состоящей из С1-С4-спиртов и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления водорастворимый органический растворитель включает метанол и/или этанол.
В некоторых вариантах осуществления способ 2000 включает отделение 2160 кристаллического L-метионина 2180 от маточной жидкости 2200.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения кристаллический L-метионин 2180 характеризуется чистотой более 95%, 96, 97, 98,5 или даже более 99%.
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется содержанием источника ацетата или источника сукцината менее 1, 0,5, 0,25 или даже менее 0,1% по весу.
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется содержанием OAHS или OSHS более 1, 10, 20, 50 или даже 100 РРМ или промежуточными или большими концентрациями.
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется содержанием по меньшей мере одной конкретной примеси более 1, 10, 20, 50 или даже 100 РРМ или промежуточными или большими концентрациями.
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется содержанием D-метионина менее 2, 1,5, 1, 0,5 или даже 0,1% или промежуточными или меньшими концентрациями. Необязательно кристаллы являются практически энантиомерно чистыми.
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется отношением углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10-13.
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется концентрацией органической кислоты менее 0,8, 0,6, 0,4, 0,2 или даже 0,1% или промежуточными или меньшими концентрациями.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллический L-метионин 2180 характеризуется 2 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллический L-метионин 2180 характеризуется 3 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллический L-метионин 2180 характеризуется 4 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллический L-метионин 2180 характеризуется 5 или более из этих характеристик.
Если не определено иное, органическая кислота указывает на форму свободной кислоты и/или солевую форму.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения модификация включает объединение потока продукта реакции с содержащим L-метионин рециркулируемым потоком 2250.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере 85% количества L-метионина в реакционной жидкости 2122 кристаллизуется в кристаллический L-метионин 2180.
В некоторых вариантах осуществления способ включает отделение L-метионина от маточной жидкости 2200 с образованием содержащего L-метионин рециркулируемого потока (растворенных вторичных кристаллов 2250) и потока очищенной маточной жидкости. В некоторых вариантах осуществления отделение L-метионина от маточной жидкости 2200 включает кристаллизацию с образованием второго кристаллического L-метионина и отделение второго кристаллического L-метионина от очищенной маточной жидкости. Этот способ аналогичен способу, описанному в настоящем документе выше в контексте Фиг. 3.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения исходный раствор кристаллизации содержит предшественник L-метионина при концентрации по меньшей мере 1, необязательно по меньшей мере 5, необязательно по меньшей мере 10 РРМ.
Необязательно кристаллизацию из маточной жидкости включает испарительную кристаллизацию.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения условия кристаллизации обеих кристаллизации и композиция второго кристаллического L-метионина такие, как описано в настоящем документе выше.
В некоторых вариантах осуществления кристаллизация L-метионина из потока исходного раствора кристаллизации включает применение по меньшей мере одного из модификатора габитуса кристаллов и/или затравочных кристаллов L-метионина. Необязательно модификатор габитуса кристаллов представляет собой полиоксиэтиленсорбитанмонолаурат (коммерчески доступный как TWEEN 20).
В некоторых вариантах осуществления способ включает выделение по меньшей мере части органической кислоты из указанной маточной жидкости в виде выделенной органической кислоты. Необязательно способ включает выделение по меньшей мере части органической кислоты из очищенной маточной жидкости в виде выделенной органической кислоты.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обработка включает контакт с анионным обменником, и по меньшей мере доля органической кислоты адсорбируется на анионном обменнике. Необязательно анионный обменник находится необязательно в форме свободного основания и/или несет анионы метилмеркаптана.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метилмеркаптан вводится в форме свободной кислоты (CH3SH), и уксусная или янтарная кислота образуется в форме свободной кислоты. Применение метилмеркаптана в форме свободной кислоты вызывает высвобождение кислоты, которая может снижать pH до уровня, не совместимого с ферментативной обработкой 2120. В некоторых вариантах осуществления обработку 2120 проводят в присутствии анионного обменника, который связывает высвобожденную кислоту так, чтобы смягчить воздействия на pH. В некоторых вариантах осуществления метилмеркаптан в форме свободной кислоты применяется с культурой предшественника 2110, содержащей OSHS. В этом случае высвобожденная кислота представляет собой янтарную кислоту, которая имеет относительно слабую растворимость в воде. Необязательно осаждение янтарной кислоты ограничивает падение pH.
Необязательно после отделения загруженной кислотой смолы метионин кристаллизуется из реакционного раствора, который теперь имеет низкое содержание неорганической соли.
Альтернативно или дополнительно, загруженный кислотой анионный обменник обрабатывается для регенерации и для выделения кислоты или ее продукта.
Необязательно анионный обменник является термически стабильным (например, типа Reilex), и уксусную кислоту выделяют из него с помощью дистилляции или путем реакции со спиртом (например, этанолом) с образованием соответствующего сложного эфира (этилацетата).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения эта стратегия способствует снижению потребления аммиака и/или серной кислоты. Из этого следует, что любые затраты, связанные с получением сульфата аммония (дистилляция воды, кристаллизация и высушивание) снижаются в соответствующей степени.
Альтернативно или дополнительно, метионин кристаллизуется из раствора с намного меньшим общим количеством растворенных веществ. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения меньший уровень растворенных веществ перед кристаллизацией способствует увеличенному выходу и/или улучшенной чистоте, и/или снижению ресурсов, предназначенных для получения второй культуры кристаллов метионина.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения предшественник метионина представляет собой О-сукцинилгомосерин, и органическая кислота представляет собой янтарную кислоту. Согласно этим вариантам осуществления обработку проводят в присутствии ионов кальция. Реакция янтарной кислоты и ионов кальция может вызвать осаждение сукцината кальция.
В некоторых вариантах осуществления метилмеркаптан вводится в форме его соли кальция в ферментативную реакцию с OSHS. Высвобожденная янтарная кислота осаждается в виде сукцината кальция, тем самым поддерживая необходимый pH.
В конце реакции соль сукцината можно отделить перед кристаллизацией метионина. Необязательно янтарная кислота затем высвобождается из ее соли. Высвобождение может осуществляться, например, с помощью подкисления серной кислотой.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения вместо аммиака используется известь, и гипс образуется вместо сульфата аммония.
В некоторых вариантах осуществления метионин кристаллизуется из раствора с намного меньшим общим количеством растворенных веществ. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения меньший уровень растворенных веществ перед кристаллизацией способствует повышенному выходу и/или улучшенной чистоте, и/или снижению ресурсов, предназначенных для получения второй культуры кристаллов метионина.
Дополнительный иллюстративный способ
На Фиг. 10 изображено схематическое представление способа выделения органической кислоты в ходе получения метионина, изображенного, в общем, как 3000. Изображенный иллюстративный способ 3000 включает ферментативную обработку 3120 ферментируемой жидкости 3002, содержащей предшественник L-метионина. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения предшественник включает О-ацетилгомосерин (OAHS) и/или О-сукцинилгомосерин (OSHS). Обработка 3120 дает L-метионин 3022 и источник органической кислоты 3024. Источник 3024 может включать уксусную кислоту и/или янтарную кислоту в зависимости от предшественника в жидкости 3002.
Изображенный иллюстративный способ включает отделение 3030 по меньшей мере части L-метионина 3022 по меньшей мере от доли источника органической кислоты 3024 с образованием отделенного L-метионина 3032 и остаточной жидкости, содержащей источник органической кислоты 3024, и выделение 3050 по меньшей мере части источника органической кислоты из остаточной жидкости в виде выделенной органической кислоты 3052. Выделение 3050 и отделение 3030 могут проводиться последовательно (в любом порядке) или одновременно.
В некоторых вариантах осуществления способ 3000 включает применение выделенной органической кислоты 3052 в качестве реагента. В некоторых вариантах осуществления выделенная органическая кислота 3052 применяется в получении продукта ферментации. Необязательно продукт ферментации выбирают из группы, состоящей из карбоновых кислот и аминокислот. Необязательно аминокислоты включают одну или несколько из лизина, треонина, триптофана, аргинина, валина и метионина.
В некоторых вариантах осуществления выделенная органическая кислота 3052 применяется в обработке ферментируемой жидкости.
В некоторых вариантах осуществления выделенная органическая кислота 3052 применяется в качестве ингредиента в ферментируемой среде.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения предшественник L-метионина представляет собой О-сукцинилгомосерин, и органическая кислота представляет собой янтарную кислоту. Согласно многим из этих вариантов осуществления выделение 3050 включает образование остаточной жидкости, включающей свободную янтарную кислоту, и отделение свободной янтарной кислоты (в виде выделенной органической кислоты 3052).
Иллюстративные композиции вещества и продукты, содержащие их
В некоторых вариантах осуществления обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) содержания менее 1, 0,5, 0,25 или даже менее 0,1% источника ацетата;
(ii) содержания OAHS и/или OSHS более 1, 10, 20, 50, 75 или даже более 100 РРМ;
(iii) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 1, 5 или даже более 10 РРМ и
(iv) отношения углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10-13.
В некоторых вариантах осуществления композиция включает менее 1,0, 0,8, 0,6, 0,4, 0,2 или даже менее 0,1% органической кислоты или меньшие или промежуточные количества.
Необязательно композиция характеризуется 2, 3, 4 или даже всеми 5 этими характеристиками.
Альтернативно или дополнительно, чистота метионина составляет более 95, 96, 97, 98,5 или даже 99% или промежуточные или большие процентные соотношения.
Альтернативно или дополнительно, в метионине содержится менее 2, 1,5, 1, 0,5, 0,3 или даже менее 0,1% D-метионина. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метионин является практически энантиомерно чистым.
Необязательно L-метионин содержит кристаллический L-метионин.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается комплекс, включающий композицию, описываемую выше, и тяжелый металл.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается кормовая или пищевая композиция, содержащая композицию, описываемую выше. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения она может обеспечиваться в виде нутрицевтического, пищевого продукта или корма для животных.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) аминокислот, отличных от L-метионина, в концентрации по меньшей мере 0,05, 0,08, 0,1, 0,15 или даже 0,2% или более;
(ii) карбоновых кислот в концентрации по меньшей мере 0,05, 0,08, 0,1, 0,15 или даже 0,2% или более;
(iii) сульфата в концентрации по меньшей мере 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,7 или даже 1% или более;
(iv) OAHS в концентрации по меньшей мере 1, 5, 10, 20, 50 или даже 100 РРМ или более; и
(v) чистоты по меньшей мере 60, 65, 70, 75, 80 или даже 85% или более.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) концентрации метионина по меньшей мере 15, 18, 21, 25, 28, 31 или даже 35 г/л или более;
(ii) концентрации ацетата по меньшей мере 140, 150, 160, 170, 180 или даже 194 г/л или более;
(iii) общего содержания твердых веществ по меньшей мере 20, 23, 27, 30 или даже 33% или более;
(iv) относительной плотности в диапазоне 1,05-1,25, необязательно 1,1-1,2, необязательно приблизительно 1,15; и
(iv) концентрации сульфата аммония по меньшей мере 100, 110, 120, 130, 140 или даже 150 г/л или более.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) концентрации метионина по меньшей мере по меньшей мере 100, 110, 120, 130, 140 или даже 150 г/л или более;
(ii) концентрации OAHS меньше 0,1% вес/вес;
(iii) обнаруживаемого количества по меньшей мере одной аминокислоты, выбранной из группы, состоящей из глутаминовой кислоты, валина, изолейцина, лейцина, тирозина, фенилаланина и треонина;
(iv) концентрации карбоновых кислот, отличных от уксусной кислоты, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04 или даже 0,05 вес. % или более; и
(v) концентрации метанола по меньшей мере 10, 12, 14, 16 или даже 18% или более по весу.
Необязательно этот тип композиции обеспечивается в виде кристаллизованной суспензии.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая:
(i) по меньшей мере 30, 40, 50, 60, 70 или даже 80% или более ацетата аммония;
(ii) по меньшей мере 1, 5 или даже 10 РРМ или более сульфата аммония; и
(iii) по меньшей мере 1, 5 или даже 10 РРМ или более соединения, необязательно 2 соединений, необязательно 3 соединений, выбранных из группы, состоящей из изобутанола, изобутилацетата, ацетамида и метионина.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения описанная выше композиция обеспечивается в виде ингредиента ферментируемой жидкости.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая по меньшей мере 30, 40, 50, 60, 70, 80, 85, 90 или даже 95% или более сульфата аммония, по меньшей мере 1, 5 или 10 РРМ или более соединения, необязательно по меньшей мере 2 соединений, необязательно по меньшей мере 3 соединений, выбранных из группы, состоящей из ацетата аммония, изобутанола, изобутилацетата, ацетамида и метионина. Необязательно описанная выше композиция обеспечивается в виде ингредиента удобрения.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая по меньшей мере 90% изобутилацетата, изобутанол и по меньшей мере одно из ацетамида и уксусной кислоты.
Иллюстративные дополнительные реагенты
Ссылаясь вновь на Фиг. 2, дополнительные реагенты 124 выбирают, в первую очередь, чтобы они удовлетворяли требованиям ферментативной обработки 120, которая преобразует OAHS или OSHS в метионин. Для обработки 120 требуются два основных необходимых условия.
В случаях, где предшественником L-метионина является OAHS, первое необходимое условие обработки 120 заключается в присутствии метилмекркаптана в качестве косубстрата. При ферментативном превращении 120 OAHS в метионин в качестве донора серы используется метилмеркаптан, и фермент высвобождает ацетильную группу из OAHS в качестве продукта реакции. Следовательно, для обработки 120 требуется, чтобы источник метилмеркаптана включался в дополнительные реагенты 124.
Второе необходимое условие для обработки 120 состоит в кислотном окружении для обеспечения возможности и/или специфичности ферментативной обработки.
Кроме того, имеется ряд возможных дополнительных ингредиентов 124, которые могут добавляться, и выбор определенных реагентов 124 в пределах этого ряда влияет на выделение побочных продуктов в последующем, как качественно, так и количественно.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выбор определенной соли метилмеркаптана, подлежащей включению в дополнительные реагенты 124, чтобы служить в качестве косубстрата для обработки 120, влияет на тип и/или количество последующих побочных продуктов, которые можно выделять.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения применение аммония-метилмеркаптана способствует возможности выделения солей аммиака, таких как сульфат аммония и/или ацетат аммония, в последующем. В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения применение кальция-метилмеркаптана способствует возможности выделения солей кальция, включающих без ограничения ацетат кальция и/или сульфат кальция, в последующем.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения серная кислота или уксусная кислота включаются в дополнительные реагенты 124 для обеспечения кислотного окружения для обработки 120. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения применение серной кислоты способствует возможности выделения сульфатных солей, таких как сульфат аммония, в последующем. В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения применение уксусной кислоты способствует возможности выделения ацетатных солей, включающих без ограничения ацетат аммония и/или ацетат кальция, и/или выделения уксусной кислоты в последующем.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения введение сильной кислоты, такой как серная кислота, в дополнительные реагенты 124 способствует снижению нагрузки на способ при экстракции 310. В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения введение карбоновой кислоты, такой как уксусная кислота, в дополнительные реагенты 124 способствует увеличению нагрузки на способ при экстракции 310.
Альтернативно или дополнительно, введение сильной кислоты, такой как серная кислота, в дополнительные реагенты 124 способствует снижению выхода первичного L-метионина 180.
Иллюстративная обработка перед подкислением очищенной маточной жидкости
На Фиг. 7 представлена упрощенная технологическая схема обработки перед подкислением для очищенной маточной жидкости, которая обозначена, в общем, как 1200. Изображенный иллюстративный способ 1200 включает обеспечение очищенной маточной жидкости 1210, содержащей ацетат аммония 1212, и контакт 1220 жидкости с известью с получением свободного аммиака 1224 и ацетата кальция 1222. Необязательно известь включает оксид кальция и/или гидроксид кальция.
Изображенный иллюстративный вариант осуществления включает контакт 1230 ацетата кальция 1222 с кислотой с осаждением соли кальция 1232 кислоты и высвобождает уксусную кислоту 1230. Необязательно уксусная кислота 1230 остается в растворе.
Необязательно кислота, применяемая на 1230, представляет собой серную кислоту, и соль кальция 1232 представляет собой сульфат кальция (гипс).
Изображенный иллюстративный вариант осуществления включает модификацию 1240 уксусной кислоты 1230 в ацетатную соль 1250. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения ацетатная соль 1250 представляет собой ацетат аммония.
Иллюстративная стратегия экстракции
На Фиг. 8 представлена упрощенная технологическая схема способа экстракции ацетата из маточной жидкости, обозначенного, в общем, как 1300. Изображенный иллюстративный способ 1300 включает обеспечение маточной жидкости 1310, содержащей источник ацетата 1312. Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения маточная жидкость 1310 представляет собой очищенную маточную жидкость. Необязательно источник ацетата 1312 включает уксусную кислоту и/или сложный эфир ацетата и/или соль ацетата.
Изображенный иллюстративный способ 1300 включает подкисление 1320 жидкости 1310 с помощью сильной кислоты с получением подкисленной жидкости 1322. В изображенном варианте осуществления серная кислота 1321 служит в качестве сильной кислоты.
Изображенный иллюстративный способ 1300 включает экстракцию 1330 подкисленной жидкости 1322 посредством экстрагирующего средства 1232, включающего органический растворитель с получением экстракта 1340, содержащего уксусную кислоту 1342. Необязательно органический растворитель включает изобутилацетат (IBA).
Изображенный иллюстративный способ 1300 включает обратную экстракцию 1350 экстракта 1340 с помощью аммиака 1352 для получения ацетата аммония 1360 и регенерации экстрагирующего средства 1232.
В альтернативном иллюстративном варианте осуществления при обратной экстракции 1350 экстракта 1340 с помощью воды (не показано) получают водный раствор уксусной кислоты (не показано) и регенерируют экстрагирующее средство 1232.
В альтернативном иллюстративном варианте осуществления (не показано), дистиллирование экстракта 1340 заменяют обратной экстракцией 1350. Дистилляция служит для отделения уксусной кислоты 1342 из экстрагирующего средства 1232 в экстракте 1340.
В другом альтернативном иллюстративном варианте осуществления (не показано), экстракт 1340 приводят в контакт со спиртом с получением сложного эфира ацетата и регенерации экстрагирующего средства 1232. Необязательно спирт представляет собой этанол, и сложный эфир представляет собой этилацетат. Необязательно контакт включает противоточную экстракцию. Необязательно противоточная экстракция включает 2, 3, 4 или 5 или более стадий экстракции.
Ожидается, что в течение действия настоящего патента будет разработано множество ферментов, которые превращают OAHS и/или OSHS в метионин, и предусматривается, что объем настоящего изобретения включает все такие новые технологии a priori.
Альтернативно или дополнительно, ожидается, что в течение действия настоящего патента будут разработаны множество микроорганизмов, которые вырабатывают ферменты OAHS и/или OSHS, и/или микроорганизмов, которые превращают эти предшественники в метионин, и предусматривается, что объем настоящего изобретения включает все такие новые технологии a priori.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано в связи с его конкретными вариантами осуществления, очевидно, что множество альтернатив, модификаций и вариантов будут очевидными для специалистов в настоящей области техники. Соответственно, предусматривается включение всех таких альтернатив, модификаций и вариантов, которые подпадают под объем приложенной формулы изобретения.
В частности, был использован ряд числовых показателей. Следует понимать, что эти числовые показатели могут варьировать даже в дальнейшем, исходя из множества инженерных решений, материалов, предполагаемого применения и проектных решений, включенных в настоящее изобретение. Дополнительно, компоненты и/или действия, приписываемые иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения и изображенные в качестве единого комплекса, могут быть разделены на подкомплексы. Наоборот, компоненты и/или действия, приписываемые иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения и изображенные как подкомплексы/отдельные действия, могут быть скомбинированы в один комплекс/действие с описанной/изображенной функцией.
Альтернативно, или дополнительно, признаки, применяемые для описания способа, могут применяться для описания характеристик устройства и признаки, применяемые для описания устройства, могут применяться для описания характеристик способа.
Следует дополнительно понимать, что отдельные признаки, описанные в настоящем документе выше, могут комбинироваться во всех возможных комбинациях и подкомбинациях для получения дополнительных вариантов осуществления настоящего изобретения. Примеры, представленные выше, являются иллюстративными по природе, и не предусматривается, что они ограничивают объем настоящего изобретения, который определяется исключительно последующей формулой изобретения. В частности, настоящее изобретение было описано в контексте получения L-метионина из OAHS и/или OSHS на основании бактериальной ферментации, но также может применяться в параллельных способах, в которых предшественник метионина получают в клеточной культуре и/или трансгенных растениях и/или трансгенных животных.
Все публикации, патенты и патентные заявки, упомянутые в настоящем описании, включены в настоящий документ в их полноте посредством ссылки в описание, в той же степени, как если бы было конкретно и отдельно указано, что каждая отдельная публикация, патент или патентная заявка включена в настоящий документ посредством ссылки. Кроме того, цитирование или обозначение любой ссылки в этой заявке не должно рассматриваться как признание того, что такая ссылка предоставляется как предшествующий уровень техники для настоящего изобретения.
Выражения "включать" и "иметь" и их родственные слова, применяемые в настоящем документе, означают "включающий, но не обязательно ограниченный".
Дополнительные цели, преимущества и новые признаки различных вариантов осуществления настоящего изобретения станут очевидными специалисту в настоящей области техники при изучении следующих примеров, которые не предусмотрены как ограничивающие. Дополнительно, каждый из различных вариантов осуществления и аспектов настоящего изобретения, обрисованных в настоящем документе выше и заявляемых в разделе формулы изобретения ниже, находит экспериментальную поддержку в следующих примерах.
Способ изобретения
ПРИМЕРЫ
Теперь делается ссылка на следующие примеры, которые вместе с изложенным выше описанием иллюстрируют настоящее изобретение не ограничивающим образом.
ПРИМЕР 1:
Получение метионина посредством двух этапов кристаллизации
Для того чтобы проверить возможность улучшения выхода метионина, ферментируемую жидкость, содержащую OAHS, обрабатывали ферментативно, как описано выше, и проводили двухстадийную кристаллизацию.
После ферментативной обработки жидкость, содержащую ферментируемая жидкость в объемном соотношении 1,5%, метионин в концентрации 70 г/л, OAHS в концентрации 0,5 г/л, и метионин отделяли от жидкости в системе, включающей два этапа кристаллизации. При первой кристаллизации 150 обрабатывали раствор, образованный с помощью объединения жидкости с рециркулируемым потоком из второй кристаллизации 220. Кристаллы, образованные в этой первой кристаллизации, называли первым кристаллическим метионином. При этой первой кристаллизации образуется маточная жидкость (ML). Метионин выкристаллизовывали из этой маточной жидкости с образованием второго кристаллического метионина и второй маточной жидкости, которую называли очищенной маточной жидкостью (PML). Второй кристаллический метионин объединяли с содержащей метионин жидкостью с образованием исходного раствора для первой кристаллизации.
Содержащую метионин жидкость смешивали с кристаллами из второго этапа кристаллизации. pH доводили до 5 путем добавления серной кислоты. Смесь обрабатывали с помощью активного угля для удаления примесей и ферментов. Смесь затем концентрировали путем выпаривания до концентрации метионина 150 г/л, с последующей кристаллизацией с применением метанола при периодическом режиме (относительный объем метанола составлял 17% подаваемого раствора на кристаллизацию) путем охлаждения от 55 до 25°C с применением модификатора габитуса кристаллов (Tween 20). Кристаллы промывали и отделяли от ML. ML содержала 25% содержания метионина в первом подаваемом на кристаллизацию растворе. После сушки образовывали кристаллы продукта и снимали их характеристики. Результаты приведены в таблице 1. ML выпаривали с выделением метанола (выделили 98,5%), с последующей концентрацией путем выпаривания ML с 38 г/л метионина до 150 г/л. Затем его кристаллизовали при периодическом режиме путем охлаждения с 55 до 35°C. Кристаллы промывали и отделяли от PML, и смешивали с жидкостью метионина, как описано выше. PML содержали 7% содержания метионина в первом подаваемом на кристаллизацию растворе. Принимая во внимание рециркуляцию второго кристаллического, общий выход кристаллизации составлял 93%. Анализировали PML, и результаты приведены в таблице 2.
Результаты, представленные в таблицах 1 и 2, указывают на то, что в способе могут получать кристаллический L-метионин высокой чистоты.
Данный пример иллюстрирует, что >92% L-метионина, полученного путем ферментативной обработки, могут быть выделены в виде кристаллов высокой чистоты.
ПРИМЕР 2:
Выделение уксусной кислоты из PML
Для того чтобы показать возможность осуществления выделения уксусной кислоты из PML, PML из примера 1 вначале подкисляли путем добавления серной кислоты до достижения pH 4 и затем непрерывно экстрагировали растворителем изобутилацетатом (IBA) в противоточном экстракторе. Количество стадий экстракции составляло 10, отношение изобутилацетата к PML составляло 4:1, и температура экстрагирующего устройства составляла 40°C. При экстракции получали в результате органическую фазу, загруженную уксусной кислотой (экстракт), и истощенную по кислоте водную фазу (очищенный продукт; например, водная фаза 314). Выход экстракции составлял 96%.
Органическую фазу и очищенный продукт анализировали, и их композиции представлены в таблицах 3 и 4, соответственно. Данный пример показывает, что уксусная кислота может быть выделена из очищенной маточной жидкости с помощью экстракции с помощью применимого органического растворителя.
ПРИМЕР 3
Выделение сульфата аммония
Для того, чтобы продемонстрировать возможность осуществления выделения аммиака в качестве побочного продукта, сульфат аммония кристаллизовали из очищенного продукта примера 2. 55% сульфата аммония разделяли в виде кристаллов и остальное оставляли в содержащей сульфат аммония маточной жидкости. Кристаллы сушили и анализировали высушенные кристаллы, а также содержащую сульфат аммония маточную жидкость. Результаты представлены в таблицах 5 (выше) и 6 (ниже), соответственно. Данные результаты показывают, что возможно осуществить выделение большого объема сульфата аммония в кристаллической форме.
ПРИМЕР 4:
Выделение ацетата аммония
Для того чтобы показать возможность осуществления выделения ацетата аммония, 300 мл загруженного экстрагирующего средства, образованного в примере 2, смешивали с 35 мл водного раствора, содержащего 25% аммиака. Контактирование проводили в одну стадию. После фазы отделения выделяли 56 мл водного раствора. Температура контактора составляла 34°C. Образовывалось регенерированное экстрагирующее средство и водный раствор ацетата аммония. Композиция образованного водного раствора представлена в таблице 7.
ПРИМЕР 5:
Стабильность IBA в условиях обратной экстракции
Для того, чтобы установить возможность осуществления рециркуляции экстрагирующего средства, содержащего IBA, исследовали стабильность IBA при условиях обратной экстракции в течение длительного времени. Получали 50% водный раствор ацетата аммония. Путем добавления 24% раствора аммиака pH раствора доводили до 9,6. Этот водный раствор смешивали с изобутилацетатом при 30°C в течение 6 и 14 дней. Образцы из фазы изобутилацетата отбирали для анализа изобутилового спирта. Результаты показали среднюю скорость гидролиза растворителя 0,045% в день. Эти результаты указывают на то, что рециркуляция экстрагирующего средства IBA осуществима.
ПРИМЕР 6:
Выделение уксусной кислоты путем дистилляции
Для того, чтобы исследовать возможность осуществления выделения уксусной кислоты путем дистилляции, PML из примера 1 подкисляли путем добавления серной кислоты с образованием подкисленной PML (APML) с pH 4. APML нагревали до кипения и собирали пары, а также анализировали. Обнаружили, что конденсат представлял собой водный раствор, содержащий уксусную кислоту в концентрации 14,5 вес. %. Композиция конденсата обобщенно приведена в таблице 8. Данный пример показывает, что возможно осуществить выделение уксусной кислоты в виде раствора по меньшей мере 14,5 вес. % путем дистиллирования APML.
ПРИМЕР 7:
Ферментация OAHS с применением выделенного ацетата аммония
Бактериальный штамм интереса, который производит существенные количества О-ацетил-L-гомосерина, последовательно исследовали в условиях получения в ферментере на 5 л (New Brunswick Scientific, Нью-Брансвик, Нью-Джерси) с применением методики с подпиткой.
Мутантный штамм Е. coli КССМ 10921Р применяли в качестве посевного штамма. Е. coli КССМ 10921Р размножали путем переноса из чашки, содержащей LB агар, в 500 мл колбы Эрленмейера с перегородкой, содержащие 50 мл культуральной среды, находящейся в колбе, в которой клетки культивировали со встряхиванием при достаточной аэрации при 30-37°C в течение 6 часов.
Инокулировали 50 мл культуральной жидкости в ферментер на 1 л, содержащий 500 мл среды для посева, с последующим культивированием при 30-37°C, 900 об./мин. в течение 5-15 часов.
Переносили 300 мл культуральной жидкости для посева в ферментер на 5 л, содержащий 1,8 л основной среды. Основную культуру подвергали периодическому культивированию при 30-37°C, пока не получили остаточную концентрацию глюкозы 20 г/л. После этого начинали подвод подаваемой среды (с ацетатом аммония или без него) и проводили периодическую ферментацию с подпиткой при 30-37°C, 900 об./мин. в течение 30-100 часов.
В таблице 9 показаны композиции среды в колбе, среды для посева, подаваемого раствора без ацетата аммония и подаваемого раствора с ацетатом аммония.
Полученную концентрацию О-ацетил-L-гомосерина в ферментированном растворе измеряли с помощью ВЭЖХ, и результаты показаны в таблице 10.
Эти результаты показывают, что добавление ацетата аммония в исходном растворе может снижать необходимость ферментации в сахаре на более, чем 15% без неблагоприятного влияния на выход углерода.
Промышленная применимость
Способ согласно настоящему изобретению можно эффективно применять для получения L-метионина в промышленном масштабе из предшественника метионина, такого как О-ацетилгомосерин (OAHS) или О-сукцинилгомосерин (OSHS).
Claims (32)
1. Способ получения L-метионинового продукта и органической кислоты, включающий:
(a) обеспечение ферментируемой жидкости, содержащей предшественник L-метионина, выбранный из группы, состоящей из О-ацетилгомосерина и О-сукцинилгомосерина, и по меньшей мере одну примесь;
(b) ферментативную обработку указанного предшественника с получением реакционной жидкости, содержащей L-метионин, органическую кислоту, выбранную из группы, состоящей из уксусной кислоты и янтарной кислоты, и по меньшей мере одну примесь;
(c) модификацию указанной реакционной жидкости с образованием исходного раствора кристаллизации, при этом модификация представляет собой одну или более операций, выбранных из группы, состоящей из удаления воды, обработки активированным углем, добавления растворенного вещества, регулирования рН, ионного обмена, мембранной фильтрации и приведения в контакт с по меньшей мере одним водорастворимым органическим растворителем;
(d) кристаллизацию L-метионина из указанного исходного раствора кристаллизации с образованием кристаллического L-метионина и истощенной по L-метионину маточной жидкости (первая кристаллизация);
(e) кристаллизацию L-метионина из указанной маточной жидкости (вторая кристаллизация) и добавление кристаллического L-метионина в указанный исходный раствор кристаллизации стадии (d); и
(f) выделение по меньшей мере части указанной органической кислоты из указанной маточной жидкости в виде выделенной органической кислоты; при этом указанное выделение включает получение остаточной жидкости, содержащей указанную свободную органическую кислоту, и отделение указанной свободной органической кислоты, а указанный кристаллический L-метионин отличается по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) чистоты более 95%;
(ii) содержания менее 1% органической кислоты;
(iii) содержания предшественника L-метионина более 1 РРВ;
(iv) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 10 РРМ и
(v) менее 2% D-метионина.
2. Способ по п. 1, где указанная модификация включает объединение указанной реакционной жидкости с содержащим L-метионин рециркулируемым потоком.
3. Способ по п. 1, где по меньшей мере 85% количества L-метионина в указанной реакционной жидкости кристаллизуют до кристаллического L-метионина.
4. Способ по п. 2, дополнительно включающий этап отделения L-метионина от указанной маточной жидкости с образованием указанного содержащего L-метионин рециркулируемого потока и потока очищенной маточной жидкости.
5. Способ по п. 4, где указанное отделение L-метионина от указанной маточной жидкости включает кристаллизацию с образованием второго кристаллического L-метионина и отделения указанного второго кристаллического L-метионина от указанной очищенной маточной жидкости.
6. Способ по п. 1, где указанная кристаллизация L-метионина из указанного исходного раствора кристаллизации включает применение по меньшей мере одного из модификатора габитуса кристаллов и затравочных кристаллов L-метионина.
7. Способ по п. 1, где одну или несколько из указанных примесей выбирают из группы, состоящей из аминокислот, витаминов, минералов, аммиака, уксусной кислоты, янтарной кислоты, метилмеркаптана, ферментов, предшественника L-метионина и их комбинации.
8. Способ по п. 5, дополнительно включающий выделение по меньшей мере части указанной органической кислоты из указанной очищенной маточной жидкости в виде выделенной органической кислоты.
9. Способ по п. 1, где указанная ферментативная обработка дополнительно включает приведение в контакт с анионным обменником, и где по меньшей мере доля органической кислоты адсорбируется на анионном обменнике.
10. Способ по п. 1, где указанный предшественник L-метионина представляет собой О-сукцинилгомосерин, где указанная органическая кислота представляет собой янтарную кислоту, и где указанную обработку проводят в присутствии ионов кальция.
11. Применение L-метионинового продукта, полученного способом по п. 1, для приготовления кормовой композиции, содержащей L-метионин, отличающейся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) содержания менее 1% органической кислоты;
(ii) содержания предшественника L-метионина более 1 РРВ, где указанный предшественник выбран из OAHS и OSHS; и
(iii) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 10 РРМ.
12. Применение L-метионинового продукта по п. 11, отличающееся чистотой L-метионина более 95%.
13. Применение L-метионинового продукта по п. 11, отличающееся содержанием D-метионина в L-метионине менее 2%.
14. Применение L-метионинового продукта по любому из пп. 11-13, где указанный L-метионин содержит кристаллический L-метионин.
15. Применение L-метионинового продукта, полученного способом по п. 1, для приготовления пищевой композиции, содержащей L-метионин, отличающейся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) содержания менее 1% органической кислоты;
(ii) содержания предшественника L-метионина более 1 РРВ, где указанный предшественник выбран из OAHS и OSHS; и
(iii) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 10 РРМ.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201061428171P | 2010-12-29 | 2010-12-29 | |
| US61/428,171 | 2010-12-29 | ||
| US201161562694P | 2011-11-22 | 2011-11-22 | |
| US61/562,694 | 2011-11-22 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013131758/10A Division RU2598276C2 (ru) | 2010-12-29 | 2011-12-29 | Способ получения l-метионина и родственных продуктов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2673190C1 true RU2673190C1 (ru) | 2018-11-22 |
Family
ID=46383742
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013131758/10A RU2598276C2 (ru) | 2010-12-29 | 2011-12-29 | Способ получения l-метионина и родственных продуктов |
| RU2016135032A RU2673190C1 (ru) | 2010-12-29 | 2011-12-29 | Способ получения L-метионина и органической кислоты |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013131758/10A RU2598276C2 (ru) | 2010-12-29 | 2011-12-29 | Способ получения l-метионина и родственных продуктов |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US9260732B2 (ru) |
| EP (1) | EP2658986B1 (ru) |
| JP (2) | JP6368488B2 (ru) |
| KR (2) | KR101500821B1 (ru) |
| CN (2) | CN106480120B (ru) |
| BR (2) | BR122019017369B1 (ru) |
| MY (1) | MY169343A (ru) |
| RU (2) | RU2598276C2 (ru) |
| WO (1) | WO2012091479A2 (ru) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106480120B (zh) * | 2010-12-29 | 2020-03-03 | Cj 第一制糖株式会社 | L-甲硫氨酸和相关产物的生产方法 |
| EP2641898A1 (de) * | 2012-03-20 | 2013-09-25 | Evonik Industries AG | Verfahren zur Herstellung von Methionin |
| CN104744326B (zh) * | 2015-02-12 | 2016-08-10 | 山东新和成氨基酸有限公司 | 一种连续制备高堆积密度甲硫氨酸结晶的方法 |
| KR20160111285A (ko) * | 2015-03-16 | 2016-09-26 | 씨제이제일제당 (주) | 사료 첨가제용 조성물 및 이를 포함하는 동물 사료 조성물 |
| FR3041636B1 (fr) * | 2015-09-30 | 2018-11-16 | Arkema France | Procede de production de mercaptans par hydrogenolyse enzymatique de disulfures a l'aide d'hydrogene |
| FR3041635B1 (fr) * | 2015-09-30 | 2019-01-25 | Arkema France | Procede de production de mercaptans par hydrogenolyse enzymatique de disulfures |
| US11174496B2 (en) | 2015-12-17 | 2021-11-16 | Evonik Operations Gmbh | Genetically modified acetogenic cell |
| KR20180093981A (ko) * | 2016-01-08 | 2018-08-22 | 에보니크 데구사 게엠베하 | 발효적 생산에 의해 l-메티오닌을 생산하는 방법 |
| CN109415418B (zh) | 2016-07-08 | 2024-02-09 | 代谢探索者公司 | 通过包含编码糖磷酸转移酶系统(pts)的基因的微生物发酵产生感兴趣的分子的方法 |
| EP3490969B1 (en) * | 2016-07-27 | 2020-07-22 | Evonik Operations GmbH | N-acetyl homoserine |
| CN106174596A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-12-07 | 塔城市星河生物工程有限责任公司 | 一种食用植物氨基酸干粉的生产方法 |
| EP3330380A1 (en) | 2016-12-05 | 2018-06-06 | Evonik Degussa GmbH | Process for producing l-methionine from methional |
| KR20180078621A (ko) | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 씨제이제일제당 (주) | 결정화 기술을 이용한 l-메티오닌 결정의 제조방법 |
| FR3074174B1 (fr) | 2017-11-30 | 2020-02-07 | Afyren | Procede de valorisation de sels de potassium coproduits de procedes de fermentation |
| WO2020101074A1 (ko) * | 2018-11-15 | 2020-05-22 | 씨제이제일제당 (주) | N-아세틸-l-트립토판을 유효성분으로 포함하는 젖소용 사료첨가제 |
| CN109608372B (zh) * | 2018-12-24 | 2021-05-11 | 天津大学 | 一种短棒状蛋氨酸晶体的多级连续结晶方法 |
| JP7098797B2 (ja) | 2020-04-15 | 2022-07-11 | 三菱鉛筆株式会社 | 筆記具 |
| WO2022078940A1 (en) * | 2020-10-13 | 2022-04-21 | Evonik Operations Gmbh | D,l-methionine with an optimized particle size distribution |
| CN115124444B (zh) * | 2022-06-09 | 2024-03-08 | 山东国邦药业有限公司 | 一种(2s,3r)-对甲砜基苯丝氨酸乙酯的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5068188A (en) * | 1989-06-20 | 1991-11-26 | Northeastern University | Process for manufacture of alkaline earth acetates |
| WO2005007862A2 (en) * | 2003-07-08 | 2005-01-27 | Novus Internation, Inc | Methionine recovery processes |
| US20050054060A1 (en) * | 2003-02-18 | 2005-03-10 | Michel Chateau | Method for the preparation of an evolved microorganism for the creation or the modification of metabolic pathways |
| WO2008013432A1 (en) * | 2006-07-28 | 2008-01-31 | Cj Cheiljedang Corporation | Microorganism producing l-methionine precursor and method of producing l-methionine and organic acid from the l-methionine precursor |
| RU2376378C2 (ru) * | 2003-12-18 | 2009-12-20 | Эвоник Дегусса Гмбх | Способ получения метионина |
| US20100304449A1 (en) * | 2006-12-23 | 2010-12-02 | Matthias Moll | Method for Obtaining Products Containing Different Concentrations of Compounds Produced by Fermentation |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2867655A (en) * | 1957-02-20 | 1959-01-06 | Donald F Othmer | Process for recovering volatile aliphatic acids |
| JPS4324890B1 (ru) * | 1966-08-25 | 1968-10-28 | ||
| NL6815005A (ru) * | 1968-10-19 | 1970-04-21 | ||
| JPS5824890B2 (ja) | 1978-05-31 | 1983-05-24 | 松下電工株式会社 | 消弧装置 |
| US5168055A (en) * | 1986-06-11 | 1992-12-01 | Rathin Datta | Fermentation and purification process for succinic acid |
| JPH04244056A (ja) * | 1991-01-31 | 1992-09-01 | Sumitomo Chem Co Ltd | メチオニンの製造方法 |
| JP4110641B2 (ja) * | 1998-11-17 | 2008-07-02 | 味の素株式会社 | 発酵法によるｌ−メチオニンの製造法 |
| RU2209248C2 (ru) * | 2001-06-26 | 2003-07-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" | Способ получения l-метионина, штамм бактерии escherichia coli вкпм в-8125 - продуцент l-метионина |
| EP1457486A4 (en) * | 2001-11-29 | 2006-04-05 | Nippon Soda Co | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF METHIONINE |
| FR2851256A1 (fr) * | 2003-02-18 | 2004-08-20 | Metabolic Explorer Sa | Procede de criblage et d'evolution dirigee de souches produisant de la methionine par nouvelle voie metabolique |
| EP1907559A1 (en) * | 2005-07-18 | 2008-04-09 | Basf Se | Methionine producing recombinant microorganisms |
| KR100864673B1 (ko) * | 2006-11-27 | 2008-10-23 | 씨제이제일제당 (주) | 비용매를 이용하여 쓰레오닌 생산 미생물의 발효액으로부터쓰레오닌을 회수하는 방법 |
| ES2575906T3 (es) * | 2007-04-11 | 2016-07-04 | Cj Cheiljedang Corporation | Composiciones y métodos de producir metionina |
| KR101164711B1 (ko) | 2009-02-27 | 2012-07-11 | 씨제이제일제당 (주) | 미네랄 첨가와 산처리를 이용하여 메치오닌의 용해도를 증가시키는 방법 |
| KR101048593B1 (ko) * | 2009-02-27 | 2011-07-12 | 씨제이제일제당 (주) | 메칠머캅탄과 디메칠설파이드의 혼합물을 사용하여 메치오닌 생산능을 증가시키는 방법 |
| FR2951195B1 (fr) * | 2009-10-14 | 2014-01-31 | Roquette Freres | Composition riche en methionine destinee a l'alimentation animale |
| CN106480120B (zh) * | 2010-12-29 | 2020-03-03 | Cj 第一制糖株式会社 | L-甲硫氨酸和相关产物的生产方法 |
-
2011
- 2011-12-29 CN CN201610801257.6A patent/CN106480120B/zh active Active
- 2011-12-29 BR BR122019017369-9A patent/BR122019017369B1/pt active IP Right Grant
- 2011-12-29 KR KR1020127024649A patent/KR101500821B1/ko active IP Right Grant
- 2011-12-29 JP JP2013547352A patent/JP6368488B2/ja active Active
- 2011-12-29 WO PCT/KR2011/010288 patent/WO2012091479A2/en active Application Filing
- 2011-12-29 RU RU2013131758/10A patent/RU2598276C2/ru active
- 2011-12-29 CN CN201180067697.9A patent/CN103476938B/zh active Active
- 2011-12-29 RU RU2016135032A patent/RU2673190C1/ru active
- 2011-12-29 BR BR112013016810-2A patent/BR112013016810B1/pt active IP Right Grant
- 2011-12-29 MY MYPI2013002486A patent/MY169343A/en unknown
- 2011-12-29 KR KR1020147030633A patent/KR101543199B1/ko active IP Right Grant
- 2011-12-29 EP EP11852758.9A patent/EP2658986B1/en active Active
- 2011-12-29 US US13/339,441 patent/US9260732B2/en active Active
-
2015
- 2015-12-29 US US14/982,108 patent/US9752167B2/en active Active
-
2017
- 2017-01-19 JP JP2017007916A patent/JP6599375B2/ja active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5068188A (en) * | 1989-06-20 | 1991-11-26 | Northeastern University | Process for manufacture of alkaline earth acetates |
| US20050054060A1 (en) * | 2003-02-18 | 2005-03-10 | Michel Chateau | Method for the preparation of an evolved microorganism for the creation or the modification of metabolic pathways |
| WO2005007862A2 (en) * | 2003-07-08 | 2005-01-27 | Novus Internation, Inc | Methionine recovery processes |
| RU2376378C2 (ru) * | 2003-12-18 | 2009-12-20 | Эвоник Дегусса Гмбх | Способ получения метионина |
| WO2008013432A1 (en) * | 2006-07-28 | 2008-01-31 | Cj Cheiljedang Corporation | Microorganism producing l-methionine precursor and method of producing l-methionine and organic acid from the l-methionine precursor |
| US20100304449A1 (en) * | 2006-12-23 | 2010-12-02 | Matthias Moll | Method for Obtaining Products Containing Different Concentrations of Compounds Produced by Fermentation |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| KATIKANENI S.P.R. et al. "Purification of Fermentation-Derived Acetic Acid By Liquid-Liquid Extraction and Esterification", Ind. Eng. Chem. Res., 2002, v.41, pp.2745-2752. * |
| KATIKANENI S.P.R. et al. "Purification of Fermentation-Derived Acetic Acid By Liquid-Liquid Extraction and Esterification", Ind. Eng. Chem. Res., 2002, v.41, pp.2745-2752. SONG H. et al. "Production of succinic acid by bacterial fermentation", Enzyme and Microbial Technology, 2006, v.39, p.352-361. * |
| SONG H. et al. "Production of succinic acid by bacterial fermentation", Enzyme and Microbial Technology, 2006, v.39, p.352-361. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MY169343A (en) | 2019-03-21 |
| BR122019017369B1 (pt) | 2021-04-13 |
| US9752167B2 (en) | 2017-09-05 |
| US20120178966A1 (en) | 2012-07-12 |
| KR101500821B1 (ko) | 2015-03-10 |
| JP2014501116A (ja) | 2014-01-20 |
| JP2017123845A (ja) | 2017-07-20 |
| JP6599375B2 (ja) | 2019-10-30 |
| RU2598276C2 (ru) | 2016-09-20 |
| CN103476938B (zh) | 2016-10-12 |
| US9260732B2 (en) | 2016-02-16 |
| KR101543199B1 (ko) | 2015-08-10 |
| EP2658986A2 (en) | 2013-11-06 |
| WO2012091479A3 (en) | 2012-10-04 |
| BR112013016810B1 (pt) | 2020-12-29 |
| EP2658986B1 (en) | 2020-10-28 |
| CN103476938A (zh) | 2013-12-25 |
| JP6368488B2 (ja) | 2018-08-01 |
| EP2658986A4 (en) | 2016-08-10 |
| RU2013131758A (ru) | 2015-02-10 |
| WO2012091479A2 (en) | 2012-07-05 |
| KR20120129994A (ko) | 2012-11-28 |
| BR112013016810A2 (pt) | 2016-08-09 |
| CN106480120A (zh) | 2017-03-08 |
| US20160108445A1 (en) | 2016-04-21 |
| WO2012091479A9 (en) | 2012-11-15 |
| KR20140146638A (ko) | 2014-12-26 |
| CN106480120B (zh) | 2020-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2673190C1 (ru) | Способ получения L-метионина и органической кислоты | |
| JP2014501116A5 (ru) | ||
| EP2975020A1 (en) | Method for purifying 1,5-diaminopentane | |
| JP6613367B2 (ja) | １，４−ジアミノブタンの精製方法 | |
| CN105612257B (zh) | 使用高沸点溶剂的尸胺纯化 | |
| RU2573935C2 (ru) | Способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора | |
| US9919996B2 (en) | Preparation of cadaverine | |
| US20230023780A1 (en) | Process for purification of malonic acid from fermentation broth | |
| TWI710638B (zh) | 1,5-二氨基戊烷的精製方法 | |
| CN115611748B (zh) | 一种1,5-戊二胺的分离方法 | |
| US20240132442A1 (en) | Branched-chain amino acid crystallization method capable of sustainably cycling ammonia | |
| TW202403050A (zh) | 用於自醱酵液或醱酵廢液回收及再循環磷酸的方法 | |
| CN118955300A (zh) | 一种1,5-戊二胺的分离方法 | |
| JP2003040848A (ja) | グルタミン酸の転移再結晶による精製方法 | |
| Galaction et al. | Separation of Biosynthetic Products by Pertraction |